JP2004074643A - Method for correcting color shift, optical recording device and image formation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数色の画像形成時における色ずれを補正する色ずれ補正方法、光書き込み装置及び画像形成装置に係り、特に、タンデム型のカラー複写機やカラープリンタのように、複数の画像形成手段を備えた多重画像形成装置、あるいは少なくとも1つの画像形成手段によって順次形成される色の異なる複数の画像を、転写ベルトや転写ベルト上の用紙、あるいは中間転写体上に転写してカラー画像を形成する際の色ずれを抑える色ずれ補正方法、光書き込み装置及び画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、オフィス等において処理されるドキュメントは急速にカラー化が進み、これらのドキュメントを扱う複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置も急速にカラー化されてきている。そして、現在これらのカラー機器は、オフィス等における事務処理の高品位化および迅速化に伴って、高画質化および高速化される傾向にある。かかる要求に応え得るカラー機器としては、例えば、黒(K)・イエロー(Y)・マゼンタ(M)・シアン(C)の各色毎に各々の画像形成ユニットを持ついわゆるタンデム型のカラー画像形成装置が種々提案され、製品化されてきている。タンデム型のカラー画像形成装置とは、搬送される転写材または中間転写体上に各画像形成ユニットで形成された異なる色の画像を直接的あるいは間接的に多重転写し、カラー画像の形成を行なうものである。
【0003】
ところで、このように構成されるタンデム型のカラー画像形成装置は、複数個の画像形成ユニットを用いて1つの画像を形成する方式であるため、かなり高速にカラー画像を形成することが可能である。しかし、画像形成の高速化を図ると、各色の画像形成ユニットで形成される画像の位置合わせ具合、即ちカラーのレジストレーション(以下、「レジ」という)を高精度に合わせることができないため、高画質化および高速化を両立させることは極めて困難であった。これは、カラー画像形成装置の各画像形成ユニット自身の位置や大きさ、更には画像形成ユニット内の部品の位置や大きさが微妙に変化することに起因する。そこで、色ずれ検出用パターンを転写部材等に形成し、読取センサによってこのパターンを検出して、色ずれ量を測定し、画像書き込みタイミングを調整して色ずれを低減する装置が特開2000−3121として既に提案されている。
【0004】
この補正方式は、カラー画像形成装置の機内温度の変化や当該装置に外力が加わることにより、各画像形成ユニット自身の位置や大きさ、更には画像形成ユニット内の部品の位置や大きさが微妙に変化することに起因する大きさと向きが一定のカラーレジずれ(以下、「DCカラーレジずれ」という。)を検出し、これを補正するものである。
【0005】
しかし、これらの装置で、各色毎の書き込み手段に、ポリゴンミラーの光偏向器を各々用いた場合は、通常1走査単位で補正することになる。すなわち、600dpiの画像では約42μm単位で補正するため、厳密にはこの分の補正誤差が含まれていることとなる。これを解消するためには、各色毎の画像先端書き始め前にそれぞれの光偏向器について回転位相を制御しながら調整する必要がある。このように、光偏向器の回転位相を調整するためには、一時的に加減速を行ないながら光偏向器の回転を調節しなければならないが、光偏向器は高速に回転していることからその位相調整に時間がかかると共に技術的に困難であるため、非常にコストもかかってしまうのが現実である。また、低コストとするため、1つの偏向器のみで各色のレーザビームを偏向する画像形成装置においては、各色の書き込み位相は必ず同一となるため、各色の位置ずれを書き込みタイミングでのみ補正する場合には、理論上1偏向走査分の位置ずれは補正できないことになる。
【0006】
一方、カラーレジずれには、前記DC成分の他に感光体やベルトドライブロール等の主として回転体が変動要因となる大きさや向きが周期的に変動するカラーレジずれ(以下、「ACカラーレジずれ」という。)も含まれている。このACカラーレジずれについて、特開2000−199988では、転写ベルト体の場合、ACカラーレジずれがベルトの厚みや駆動ローラ等の経時的変化(磨耗)に対して生じることについて述べている。
【0007】
また、ACカラーレジずれに対応するために、従来のカラー画像形成装置では、感光体ドラムの回転速度変動を、感光体ドラム等の回転軸に取付けられたエンコーダを用いて検出し、このエンコーダによって検出された感光体ドラム等の回転変動を駆動モータにフィードフォワードやフィードバックして、感光体ドラムの回転変動を低減するように構成しているのが現状である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにエンコーダーからの検知情報に基づいて感光体ドラム等の回転変動を低減する制御を行ったとしても、感光体ドラム自身、またはその取付けに起因する感光体ドラム表面の偏心や、特有の構成においては一部感光体ドラム回転軸のクリアランス誤差による偏心が存在するため、これらに起因して発生するACカラーレジずれによる画質劣化を招くという問題点があった。
【0009】
特開平9ー146329号公報には、かかる問題点を解決するため、感光体ドラムやベルトドライブロール等の回転体の少なくとも1つの回転位相を個別に調整することができるように構成し、上述した要因で発生するACカラーレジずれによる画質劣化を抑制するようにした発明が提案されている。この提案では、ACカラーレジずれの解消方法として、感光体ドラムや転写ベルト等の速度制御を行なうようにしているが、非常に精密な制御及び高精度な部品が必要となるためコストの上昇が免れないのが実状である。
【0010】
また、この方式を用いても、各感光体ドラムの回転角速度変動の振幅が同じ場合の時に、感光体ドラムの回転角速度変動に起因する色ずれ量が解消するにすきない。しかし、実際には、変動の振幅が同じであるとは限らないので、厳密には色ずれは解消していないと考えられる。さらに、各感光体の回転位相を合わせるため、各感光体駆動を独立した駆動源にしており、コストが上昇してしまう不具合もある。
【0011】
さらに、ACカラーレジずれをベルトの厚み偏差があった場合に拡張した場合について検討する。例えばベルトの駆動ローラの直径をD(mm)、ベルトの厚さをT(mm)、画像形成速度をV(mm/秒)とすると、ベルト中立面の直径(ピッチ円の直径)は
D+T(mm)
で、各画像形成ユニットのなす距離は、Nを整数とすると、上述したことから、
N×π×(D+T)
であるから、装置を最も小型にする場合、各画像形成ユニットのなす距離は、
π×(D+T)(mm)
となる。
ベルトの厚さ偏差をΔTとすると、画像形成速度の変動量は、
(ΔT)/(T+D)×V(mm/秒)・・・(1)
である。
【0012】
通常、4つの画像形成部でフルカラー画像を形成するから、最も離れた画像形成部間の距離は、
3×π×(T+D)(mm)
で、本来の画像形成速度であれば、通過に、
3×π×(T+D)/V(秒)・・・(2)
の時間を要する。
したがって、ベルト、ローラ摩耗時に生じる画像の位置ずれ量は、最も離れた画像形成ユニット間で、(1)式と(2)式を掛け合わせて、
3×π×(ΔT)・・・(3)
となる。
【0013】
すなわち、ベルト厚さ偏差が10μm存在した場合であっても、色ずれ量は、(3)式から約94μmに達し、解像度が600dpiの場合の2画素分を上回るずれがベルト1周期ごとに繰り返し発生するACカラーレジずれとなることがわかる。
【0014】
このようなACカラーレジずれの解消方法としては、前述のように転写ベルト等の速度制御を行えばよいが、非常に精密な制御及び高精度な部品が必要となるためコストの上昇は免れない。
【0015】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、副走査方向の色ずれをより高精度に補正することができる色ずれ補正方法及び光書き込み装置を提供することにある。
【0016】
また、他の目的は、動的原因である像担持体や中間転写体の速度変動に対して、駆動モータ回転制御手段やエンコーダを使用することなく低コストで高精度の色ずれ補正が可能な色ずれ補正方法及び光書き込み装置を提供することにある。
【0017】
さらに他の目的は、色ずれを高精度で補正することにより高品位の画像形成が可能な画像形成装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第1の手段は、光書き込み手段よって像担持体に書き込まれた潜像を顕像化し、顕像化された色の異なる画像を、移動体上に直接的または間接的に転写して画像形成を行なう際に、前記画像の位置ずれによる色ずれを補正する色ずれ補正方法において、前記光書き込み手段によって光ビームを照射して潜像を形成している間に前記書き込み手段から出射される光ビームの照射位置の副走査方向の位置調整を行い、各色間の色ずれを補正することを特徴とする。第1の手段では、書き込み手段から照射される光ビームの照射位置の副走査方向の位置調整を潜像を形成する期間に行い、各色間の色ずれを補正するので、大きさや向きが周期的に変動する色ずれを解消することができる。
【0019】
第2の手段は、第1の手段において、前記光ビームの照射位置の副走査方向の位置調整は、調整開始前に像担持体に書き込まれ、顕像化された色ずれを検出するためのパターンを読み取った結果に基づいて行われることを特徴とする。第2の手段では、実際に像担持体上に書き込まれ、顕像化されたパターンに基づいて光ビームの照射位置の副走査方向の位置調整を行うので、高精度の位置調整が可能となる。
【0020】
第3の手段は、第2の手段において、前記パターンを書き込むタイミングが像担持体に設けた基準点の検出タイミングに基づいて設定されていることを特徴とする。第3の手段では、像担持体の回転速度変動が要因となる大きさや向きが周期的に変動する色ずれを解消することができる。
【0021】
第4の手段は、第2の手段において、前記パターンを書き込むタイミングが中間転写体に設けた基準点の検出タイミングに基づいて設定されていることを特徴とする。第4の手段では、中間転写体の速度変動が要因となる大きさや向きが周期的に変動する色ずれを解消することができる。
【0022】
第5の手段は、第1の手段において、前記副走査方向の調整が、光書き込み手段の書き込みタイミングを補正する工程と、光ビームのビーム位置を補正する工程とを含み、両工程が並行して行われることを特徴とする。第5の手段では、光書き込み手段の書き込みタイミングを補正する工程と、光ビームのビーム位置を補正する工程とを並行して行うので、迅速に色ずれを補正することができる。
【0023】
第6の手段は、第5の手段において、前記書き込みタイミングを補正する工程は位置ずれ量をドットピッチで割った商に対応する部分を補正し、前記ビーム位置を補正する工程は位置ずれ量をドットピッチで割った余りに対応する部分を補正することを特徴とする。第6の手段では、大きな位置ずれは書き込みタイミングを補正する工程で、小さな位置ずれはビーム位置を補正する工程でそれぞれ行われ、大きな位置ずれと小さな位置ずれの補正が独立しているので、高精度で色ずれを補正することができる。
【0024】
第7の手段は、入力された画像情報に基づいて像担持体に光ビームを照射する複数の光書き込み手段を有し、複数色の画像形成のための光書き込みを行う光書き込み装置において、前記像担持体に光書き込みを行い、潜像を形成している間に、前記光書き込み手段から照射される前記像担持体上の光ビームの照射位置が各色の画像を重畳した時に一致するように副走査方向に調整する調整手段を備えていることを特徴とする。第7の手段では、書き込み手段から照射される光ビームの照射位置の副走査方向の位置調整を潜像を形成する期間に行い、像担持体上の光ビームの照射位置が各色の重畳時に一致するように副走査方向に調整するので、大きさや向きが周期的に変動する色ずれを解消することができる。
【0025】
第8の手段は、第7の手段において、前記光書き込み手段が、レーザ発光素子とカップリング光学系を含み、前記調整手段が、前記レーザ発光素子と前記カップリング光学系を一体的に保持する保持部材と、前記保持部材を副走査方向に移動させる駆動機構とからなることを特徴とする。第8の手段では、レーザ発光素子とカップリング光学系を一体的に保持する保持部材を副走査方向に移動させることにことにより、レーザ発光素子とカップリング光学系の相対的な位置を保持した状態で副走査方向の光ビームの書き込み位置を変位させることができるので、簡単な構造で色ずれの補正が可能になる。
【0026】
第9の手段は、第8の手段において、前記保持部材が光偏向器及び像担持体に光ビームを照射させる他の光学素子を保持する光学ハウジングに、前記光ビームの光軸に対して偏心した状態で支軸に回転可能に支持されていることを特徴とする。第9の手段では、支軸に関して回転させることによって簡単な構造で光ビームの照射位置を変位させることができ、これによって精度の高い色ずれの補正が可能になる。
【0027】
第10の手段は、第9の手段において、前記駆動機構が、前記保持部材を前記支軸を中心として回転駆動することを特徴とする。第10の手段では、駆動機構により保持部材を回転駆動するだけで、正確に光ビームの照射位置を変位させることができ、これにより精度の高い色ずれの補正が可能になる。
【0028】
第11の手段は、第9の手段において、前記光ビームの光軸と保持部材の回転中心軸が、前記光偏向器の光ビーム偏向位置で略一致するように前記両軸の偏心状態が設定されていることを特徴とする。第11の手段では、光偏向器の光ビーム偏向位置で保持部材の回転中心軸と光ビームの光軸を略一致させているので、保持部材を回転させた場合でも、光学特性が変化することがない。また、像担持体の光ビーム照射位置が主走査方向に大きく移動することがないので、主走査方向の色ずれも生じることがなく、これにより高品質の画像を得るための光書き込みが可能となる。
【0029】
第12の手段は、第8の手段において、前記保持部材が光偏向器及び像担持体に光ビームを照射させる他の光学素子を保持する光学ハウジングに像担持体の副走査方向に対して平行なガイド部材を設け、前記保持部材を前記ガイド部材に沿って移動可能に支持されていることを特徴とする。第12の手段では、保持部材をガイド部材に沿って移動させることによって簡単な構造で光ビームの照射位置を変位させることができ、これによって精度の高い色ずれの補正が可能になる。
【0030】
第13の手段は、第12の手段において、前記駆動機構が、前記保持部材を前記ガイド部材に沿って平行移動させることを特徴とする。第13の手段では、駆動機構により保持部材を平行移動させるだけで、正確に光ビームの照射位置を変位させることができ、これにより精度の高い色ずれの補正が可能になる。
【0031】
第14の手段は、第12の手段において、移動したときの前記光ビームの光軸が前記光偏向器の光ビーム偏向位置で略一致するように前記ガイド部材の曲率が設定されていることを特徴とする。第14の手段では、移動したときの光ビームの光軸が光偏向器の光ビーム偏向位置で略一致するようにガイド部材の曲率を設定したので、保持部材を移動させた場合でも、光学特性が変化することがない。また、像担持体の光ビーム照射位置が主走査方向に移動することがないので、主走査方向の色ずれも生じることがなく、これにより高品質の画像を得るための光書き込みが可能となる。
【0032】
第15の手段は、像担持体を有する少なくとも1つの画像形成手段によって色の異なる画像を形成し、前記画像形成手段によって形成された色の異なる画像を、移動体上に直接的または間接的に転写して画像形成を行なう画像形成装置において、第7ないし第14の手段のいずれかの光書き込み装置を備えていることを特徴とする。第15の手段では、大きさや向きが周期的に変動する色ずれが生じないような光書き込みが行えるので、高品質の画像を得ることができる。
【0033】
第16の手段は、第15の手段において、各色の色ずれを検出するための複数のパターンを前記移動体上に形成し、形成されたパターンに基づいて色ずれ量を検出する色ずれ量検出手段をさらに備え、前記調整手段は、前記色ずれ量検出手段によって検出された色ずれ量に基づいて調整し、色ずれを補正することを特徴とする。第16の手段では、顕像化されたパターンに基づいて光ビームの照射位置の副走査方向の位置調整を行うので、高精度の位置調整が可能となり、高品質の画像を得ることができる。
【0034】
第17の手段は、第15の手段において、前記像担持体の回転位相を検出するために設けられた基準位置マークと、前記前記基準位置マークを検出する検出手段と、前記基準位置マークの検出位置に基づいて前記移動体上の各色の色ずれ量を検出し、前記各色に対応する色ずれ補正値を算出する演算手段とを備え、検出された基準位置マークと算出された複数の色ずれ補正値とに基づいて前記調整手段により各色に対応する像担持体上への光ビーム照射位置を画像形成中に調整して色ずれを補正することを特徴とする。第17の手段では、像担持体の回転速度変動による色ずれに対し、潜像形成中に書き込み手段から出射されるビーム光の照射位置を副走査方向に調整するので、像担持体の回転速度変動が要因となる、大きさや向きが周期的に変動する色ずれが解消され、高品質の画像を得ることができる。
【0035】
第18の手段は、第15の手段において、前記移動体上の回転位相を検出するために設けられた基準位置マークと、前記基準位置マークを検出する検出手段と、前記基準位置マークの検出位置に基づいて前記移動体上の各色の色ずれ量を検出し、前記各色に対応する色ずれ補正値を算出する演算手段とを備え、検出された基準位置マークと算出された複数の色ずれ補正値とに基づいて前記調整手段により各色に対応する像担持体上への光ビーム照射位置を画像形成中に調整して色ずれを補正することを特徴とする。第18の手段では、色ずれ量をパターン画像から正確に検出し、画像形成時には像担持体の基準位置マークを検出し、色ずれの計測を行った同一の位相から画像を形成し、算出された色ずれ補正値に基づいて各像担持体上の光ビーム照射位置を潜像形成中に調整するので、正確かつ迅速に色ずれ補正を行うことができる。
【0036】
第19の手段は、第17または第18の手段において、前記調整手段は、像担持体の基準位置マークと算出された複数の色ずれ補正値に基づいて、各像担持体上に光ビームを照射するタイミングを制御する書き込みタイミング制御回路と、光ビームの照射位置を制御するビーム位置制御回路とを備えていることを特徴とする。第19の手段では、色ずれ補正値に基づいてタイミング制御回路によって各像担持体上に光ビームを照射するタイミングを制御するという動作と、ビーム位置制御回路によって光ビームの照射位置を制御するという動作をそれぞれ独立に並行して行うので、迅速な補正制御が可能になる。
【0037】
第20の手段は、第19の手段において、前記書き込みタイミング制御回路には位置ずれ量をドットピッチで割った商が入力され、前記商に基づいてレーザ発光素子を変調し、前記ビーム位置制御回路には位置ずれ量をドットピッチで割った余が入力され、前記余りに基づいて光学ハウジングを移動させることを特徴とする。第20の手段では、商に対応する大きな位置ずれ量はタイミング制御によって補正され、余りに対応する小さな位置ずれ量はビーム位置制御によって補正されるので、大きな位置ずれと小さな位置ずれが異なる制御方式によって補正され、迅速かつ正確な補正が可能になる。
【0038】
第21の手段は、第17または第18の手段において、前記複数の色ずれ補正値を格納するメモリと、格納された複数の色ずれ補正値を読み出す読み出し手段とを備えていることを特徴とする。第21の手段では、色ずれ補正値をメモリから読み出して補正するので、色ずれ補正を繰り返し行なうことができる。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態において、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【0040】
1.第1の実施形態
1.1 装置の概略構成
図1は本実施形態に係る画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概略を示す構成図、図2は光書き込み(露光)装置の平面図、図3および図4は光書き込み(露光)装置の概略を示す断面図である。
【0041】
図1において、画像形成装置としてのカラーレーザプリンタ1は電子写真方式の画像形成プロセスを採用したもので、作像装置2、給紙カセットを含む給紙装置3及び定着装置4から基本的に構成されている。作像装置2は、感光体ドラム10、露光ユニット6、転写ユニット5などを含み、複数の感光体ドラム10(10Y,10C,10M,10K)には、回転方向の順に帯電ユニット8(8Y,8C,8M,8K)、露光ユニット6(6Y,6C,6M,6K)、現像ユニット9(9Y,9C,9M,9K)、転写ユニット5(5Y,5C,5M,5K)、クリーニングユニット7(7Y,7C,7M,7K)がそれぞれ配設されている。以下、総括的には前記符号のみを付して説明し、各色毎の要素について触れる必要がある場合には前記符号にY,C,M,Kを添えて説明する。
【0042】
帯電ユニット8は、ローラ状に形成された導電性ローラからなり、このローラに帯電バイアス電圧を電源装置から供給し、感光体ドラム10表面の感光体層を一様に帯電させる。露光ユニット6は、画像データに基づいて点灯/消灯するレーザ光(以下、レーザビームL(LY,LC,LM,LK)と称す)を感光体ドラム10表面に照射し、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する。現像ユニット9は、現像ローラと現像材収容部等で構成され、感光体ドラム10上の静電潜像を顕像化する。カラー画像形成装置においては、このカラーレーザプリンタのようにカラー画像形成のためのイエローY・シアンC・マゼンタMの3色とブラックKの4つの現像手段を持つものことが多い。本実施形態では、図1に示すようにおいては、図の左から(後述の中間転写ベルトの回転方向上流側から)イエローY・シアンC・マゼンタM・ブラックKの4つの作像ユニットが配設されている。ただし、ブラックを除くイエローY・シアンC・マゼンタMの3色でもフルカラーの画像形成は可能なので、ブラックKを省いて画像形成装置を構成することもできる。
【0043】
転写ユニット5は、感光体ドラム10上でトナーにより顕像化された画像を感光体ドラム10から中間転写体としての中間転写ベルト11に転写ローラ12によって転写する。中間転写ベルト11は、後述の図9にも示すように駆動ローラ34と従動ローラ36と加圧ローラ35間に掛け渡されており、駆動ローラ34が図の矢印Aの方向に回転するのに伴い、図のB方向に移動する。各感光体ドラム10上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト11と接触し、中間転写ベルト11の裏面に配設された転写ローラ12(12Y,12C,12M,12K)に所定のバイアス電圧を印加することにより、中間転写ベルト11上に転写される。このような転写を一般に1次転写と称し、このような転写ユニット5は1次転写ユニットとも称される。クリーニングユニット7は、中間転写ベルト11に転写後に感光体ドラム10上に残留した現像材を次の作像動作の前に除去する。
【0044】
このようなカラー画像形成装置の転写方式には、大別して次の2つのものがある。1つは、中間転写ベルト11に複数の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kのそれぞれで形成された画像を重ね合わせた後、転写材に転写(これを2次転写という。)する方式のいわゆる中間転写方式のもの。他の1つは、感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kに形成された画像を転写材に直接転写して転写材上で重ね合わせるいわゆる直接転写方式のものである。図1に示したカラーレーザプリンタ1は前者の方式のものである。
【0045】
本実施形態に示した中間転写方式では、中間転写ベルト11上に重ね合わされた画像は、転写手段(2次転写手段という)としての転写ローラ13によって、転写材に一括して転写される。転写材は紙等の記録材(以下、転写紙とも称する)であることが多く、前述の給紙装置3の給紙カセット3aに収容されている。転写紙は、ピックアップローラ3bにより1枚ずつ分離されて搬送される。ピックアップローラ3bにより1枚ずつ分離され、搬送されてきた転写紙は、給紙ローラ3cにより前記2次転写手段としての転写ローラ13に搬送され、そこで中間転写ベルト11上で重畳されたフルカラーのトナー画像が転写紙に転写される。その後、画像を定着させるために、転写紙は定着装置4に搬送され、定着装置4で加熱・加圧され、画像が定着される。さらに搬送ローラ3dを経て、排紙ローラ3eから装置外部に排出される。
【0046】
なお、直接転写の場合には記録紙が、間接転写の場合には中間転写体(中間転写ベルト11)が移動体を構成する。
【0047】
1.2 露光ユニット(光書き込み装置)
図2に露光ユニット6の内部構造の詳細を示す。図2から分かるように、基本的な露光ユニット6の構成は、レーザビームLを発振するレーザ光源(ユニット)61と、画像信号に基づいて変調されたレーザビームLを偏向走査する偏向走査手段としてのポリゴンミラー62と、偏向走査したレーザビームLを感光体ドラム10上で所望の大きさに結像させる結像光学系63と、レーザビームLの走査開始タイミングを検知する同期検知手段としての同期検知部64とからなる。ポリゴンミラー62はポリゴンモータ62aによって高速で回転駆動される。本実施形態では、Y,C,M,Kの4つの感光体10にレーザビームLを照射するために4つのレーザ光源61Y,61M,61C,61Kを搭載し、2つずつの光源61Y,61C及び61M,61Kに分けてポリゴンミラー62の両側から入射させる所謂対向走査方式を採用している。
【0048】
本実施形態では、発光源には半導体レーザ(LD)61aを用い、この半導体レーザ61aと、半導体レーザ61aから射出された発散光を略平行化するコリメートレンズ61bと、半導体レーザ駆動回路基板61cと、これらを保持する保持部材(ベース)61dとからレーザ光源ユニット(LDユニット)61が構成されている。LDユニット61から射出されたレーザビームLは、LDユニット61からポリゴンミラー62に至る光路の概略を示す図6から分かるように、アパーチャ65及びシリンダレンズ66を通って、ポリゴンミラー62に至っている。ポリゴンミラー62に片側から2つのレーザビームLY,LC及びLM,LKを独立に入射させるために、図2に示すように一方の光路にミラー67a,67bが配置されている。
【0049】
なお、ポリゴンミラー62の回転数が30,000rpmを超える程度に速い場合は、騒音対策等のためにポリゴンミラー62の手前に防音ガラスを用いる場合が多い。図では、ポリゴンミラー62の両側に防音ガラス68が配設された構成になっている。
【0050】
ポリゴンミラー62で偏向走査されたレーザビームLは、再び防音ガラス68を経て、結像レンズ63に入射する。その後、感光体ドラム10へ導かれるレーザビームLはミラー69を経由して、感光体ドラム10へ至る。感光体ドラム10表面に対する照射角度は、Y,C,M,K各色のそれぞれでほぼ同一となるように設定してある。一方、書き込み開始のタイミングを決定するための同期検知は、前記結像レンズ63を通ったレーザビームLを同期検知用ミラー64aで折り返し、同期検知部64に至るようにしている。同期検知部64は、結像レンズ64bと光電素子を持つ電気回路基板64cと、それらを保持する保持部材64dとから成っている。
【0051】
同期検知の本来の意味は、走査光のタイミングを取ることであるので、通常走査に先立って設置されていればよいが、この実施形態では、1走査の速度(あるいは時間)の変動を検知するために、走査後端にも検知手段を設置している。図2には、この走査前後で同期を取る構成を示している。この例では、上下2段の走査光を1つの同期検知部64で検知する。
【0052】
1つの光偏向装置から複数の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kの全てにレーザ光を発する構成の例を図3及び図4に示した。両者の違いは、ポリゴンミラー62が、1つで構成されているか2つで構成されているかという点である。両者それぞれに長短があり、どちらを採用しても差し支えない。また、図に示していないが、複数の感光体それぞれに個別の露光手段を配設することもできる。例えば、4つの感光体に対して、4つの露光手段をそれぞれ配置して光り書き込みを行うように構成することもできる。なお、図3及び図4では、露光ユニット6から感光体ドラム10への射出口に、露光手段への塵埃の侵入等を防ぐために防塵ガラス60Y,60C,60M,60Kが設けられている。
【0053】
1.3 ビーム照射位置調整機構
レーザビーム照射位置を副走査方向に変位させる方法としては、図5に示すように半導体レーザ61aとコリメートレンズ(カップリング光学系)61bを保持する保持部材61dからなるLDユニット61を副走査方向に変位させて、感光体ドラム10の感光体面10a上のレーザ照射位置を移動させる方法がある。図5(a)に示した例はLDユニット61を平行に(図では上方向)移動させた例、図5(b)に示した例はLDユニット61を平行を移動させ、さらに、照射位置がポリゴンミラー62のミラー面62bで一致するように角度調整を行った例である。
【0054】
他の方法としては、光書き込み装置内の折返しミラー69を変位させてビーム照射位置を変位させる方法があるが、微小な角度変化で照射位置が大きく動くために、現実的には精度的に問題があり実用的ではない。その他には、ポリゴンミラー62のレーザビームLの入射上流側に板ガラス状の物をレーザビームLに対して傾けて挿入し、その角度を変化させることによって副走査方向にビーム位置を移動させることができる。しかし、部品が増えることと、板ガラスの面精度によっては、ビーム結像性能に悪影響を及ぼす危険性があるが、いずれの方法を採用するにしてもレーザビームLのビーム位置を正確に制御できれば良い。これらの例については後述する。
【0055】
このようなことから本実施形態では、保持部材61の位置調整装置を図7に示すように構成した。図7は本実施形態に係る位置調整装置の正面図であり、図7のLDユニット61をレーザビームLの出射側から見たものである。すなわち、発光源としての半導体レーザ(LD)61aを用い、この半導体レーザ61aと、半導体レーザ61aから射出された発散光を略平行化するコリメートレンズ61bと、半導体レーザ駆動回路基板61cと、これらを保持する保持部材(ベース)61dとからレーザ光源ユニット(LDユニット)61が構成されている。保持部材61dの主走査方向に対応する方向には腕部61eが延出し、この腕部61eの図において下方にはステッピングモータからなるビーム位置移動モータ70と、このビーム位置移動モータ70によって駆動されるリードスクリュ71が配設され、ビーム位置移動モータ70の回転角(ステップ数)に応じてリードスクリュ71の進出後退量が制御される。リードスクリュ71はビーム位置移動モータ70の回転軸と同軸に一体的に回転するように設けられるとともに、腕部61eに設けられたねじ部61iに螺合し、リードスクリュ71の回転動作を腕部61eの進出後退動作(ここでは回転動作)に変換している。
【0056】
図7に示すように保持部材61はコリメートレンズ61配設位置近傍の回転中心軸61fを中心に回転可能に支持され、前記腕部61eの位置に応じてコリメートレンズ61から出射されるレーザビームLの光軸61gの位置が移動する。したがって、前記ビーム位置移動モータ70の回転に応じて前記光軸61gによって規定されるレーザビームLの感光体面10a上のビーム位置をミクロン単位で正確に移動させることができる。図8は、このときの感光体面10a上のビーム位置を示す説明図で、前記保持部材61dの回転中心61fを中心とする回転により感光体面10a上では、回転中心10bを中心として回転し、副走査方向に移動する。
【0057】
なお、図8では、LD61aから出射されるレーザビームLによる感光体面10a上におけるビーム照射位置(ビームスポット位置)が、そのレーザビームLの光軸61gを変位させる際の回転中心61fから主走査方向に最も離れた位置となるビーム照射位置をハッチングにより示している。また、その上下に破線でそれぞれ示したビーム照射位置は、前記回転中心61fを中心にして光軸61gを変位させた場合に副走査方向にそれぞれ変位した後の各ビーム照射位置を示している。なお、ビーム照射位置の補正値が0である場合のLD61bの位置が、そこから出射したレーザビームLにより形成される図8に示すハッチングを施したビーム照射位置になるようにするとよい。
【0058】
すなわち、この実施形態では、レーザビームLのビーム位置をミクロン単位で正確に副走査方向に移動させるため、レーザ発光素子(LD61a)とカップリング光学系(コリメートレンズ63)を保持する保持部材61からなるLDユニット61がポリゴンミラー62及び感光体ドラム10にレーザビームLを照射させる他の光学素子を保持する光学ハウジングに回転自在に取り付けられると共に、LDユニット61の回転中心軸61fとレーザビームLの光軸61gは主に主走査方向に所定の間隔(ずれ)Gを設けている。そして、ポリゴンミラー62のミラー面62bのレーザ光偏向位置でLDユニット61の回転中心軸61fとレーザ光軸61gを略一致させ、前記光学ハウジングに固定したレーザビームLの形状を成形するアパーチャ65に対してLDユニット61を回転させる構成としている。この構成とすることより、前記LDユニット61を回転させた場合でも、アパーチャ65以降を通過する光束は大きく変化することがないので、感光体面10a上では数μm単位で制御することができる。
【0059】
なお、一般的には、LDユニット61にビーム形状を整形するアパーチャ65を取り付けることが多いが、LDユニット61にアパーチャ65を取り付けてLDユニット61を変位させると、感光体面10a上のビーム位置が大きく副走査方向に移動してしまい、数μm単位の位置制御には向かない。すなわち、ビーム位置を大きく移動させて調整するような装置の場合にはアパーチャ65をLDユニット1に取り付けた構成でもよいが、本実施形態のように数μm単位で調整する必要がある装置では、アパーチャ65はLDユニット61とは別体に設け留必要がある。
【0060】
1.4 感光体ドラム及び中間転写ベルトの駆動機構
図9は図1における作像ユニット2の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kと中間転写ベルト11の回転駆動機構の概略を示す図である。前述のように中間転写ベルト11は駆動ローラ34、従動ローラ36及び加圧ローラ35間に張設され、ベルト駆動モータ30によって駆動される。ベルト駆動モータ30は、ベルト駆動モータ30の駆動軸に同軸に取り付けられ、一体に回転するモータプーリ31と、前記駆動ローラ34と同軸に設けられ、一体に回転する駆動プーリ33との間に張設されたタイミングベルト33を介してベルト駆動ローラ34を駆動し、ひいては中間転写ベルト11を回転駆動する。
【0061】
各色毎に設けられた感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kは、中間転写ベルト11の転写面(表面)に接するとともに、感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kのそれぞれ同軸に設けられた感光体ギア21Y,21C,21M,21Kを2個所に設けられた回転連結ギア(アイドラギア)22a,22bにより連結駆動することによって回転駆動される。ドラム駆動モータ19の回転軸に同軸に取り付けられ、一体に回転する駆動モータギア20が、シアン用の感光体ドラム10Cとマゼンタ用の感光体ドラム10Mのそれぞれの感光体ギア21C,21Mに噛合し、この回転駆動力が一方はシアン用の感光体ドラム10Cの感光体ギア21Cと回転連結ギア22aを介してイエロー用の感光体ドラム10Yの感光体ギア21Yに伝達され、他方はマゼンタ用の感光体ドラム10Mの感光体ギア21Mと回転連結ギア22bを介してブラック用の感光体ドラム10Kの感光体ギア21Kに伝達される。これにより、1個のモータ19で4個の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kを同一方向に同期して駆動することができる。なお、各ギア21Y,21C,21M,21Kの径と歯数、回転連結ギア22a,22bの径と歯数はそれぞれ同一に設定され、これにより、4個の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kは同一の周速で駆動される。
【0062】
なお、本実施形態では、ベルト駆動ローラ34の中間転写ベルト11の回転方向下流側に色ずれ検出センサ38が設けられ、この位置で色ずれ(位置ずれ)を検出するようになっている。色ずれ検出センサ38は、中間転写ベルト11上に形成された色ずれ検出パターン(画像)PNを検出することにより色ずれを検出する。さらに詳しくは、色ずれを補正する基になるデータを得るために、図10(a)に示すような色ずれ検出パターン(画像)PNを中間転写ベルト11上に作成し、それを色ずれ検出センサ38によって約5μm程度の分解能で検出して色ずれのデータを得る。色ずれ検出パターンPNは、副走査方向に所定間隔を空けた主走査方向に沿う一定長さのライン画像であり、前記各色毎の感光体ドラム10Y、10C、10M、10Kによって形成される。所定間隔というのは、感光体ドラム10や中間転写ベルト11の速度が設定値になっているとした場合に、算出される時間t1,t2,t3(図10(b))によって与えられるものであり、実際にはそれらの間隔は、速度変動などにより変化するので、その変化量を検出して基準値との比較により色ずれ(レジストレーション)変動を検出する。なお、色ずれは書き込み位置の位置ずれによって生じるので、この実施形態では色ずれと位置ずれを特に断らない限り同義に使用している。
【0063】
感光体ドラム10の回転速度変動の発生原因となるものとして、駆動モータ19の回転ムラ、駆動モータギヤ20の累積ピッチ誤差及び偏心、感光体ギヤ21の累積ピッチ誤差及び偏心、回転連結ギア22a,22bの累積ピッチ誤差及び偏心等により、感光体ドラム10の回転速度変動が発生する。本実施形態では、ギヤ列で駆動機構を構成しているのでギアについて説明しているがプーリを使用した場合も同様である。このように各駆動要素により感光体ドラム10の回転速度変動が発生して、周期的に変動するACカラーレジずれが発生することとなる。
【0064】
前述のように間接転写方式における中間転写ベルト11もしくは直接転写方式における転写搬送ベルトの駆動は、モータプーリ31とローラ駆動プーリ33間に張設されたタイミングベルト32によって伝達されるが、この場合においても、中間転写ベルト11の速度変動要因として、ベルト駆動モータ30の回転ムラ、駆動モータプーリ31の偏心、ローラ駆動プーリ33の偏心、ベルト駆動ローラ33の偏心、ベルト厚さ偏差等があり、これらの影響によってACカラーレジずれが発生する。
【0065】
図11は、色ずれ検出パターンPNを形成し、色ずれ検出センサ38によってACカラーレジずれを測定したグラフである。この図は、ブラックKを基準としてシアン画像Cのずれ量を示したものである。このように実際は、中間転写ベルト11トや感光体ドラム10の速度変動による色ずれが発生すると共に、DCカラーレジずれも重畳されていることもある。ここでは、一方向への20μmの色ずれがDCカラーレジずれに相当し、このずれ量に対してACカラーレジずれが重畳している。
【0066】
1.5 位置ずれ補正制御
図12は、位置ずれ補正制御を行うための制御構成を示すブロック図である。制御回路は、レジストレーションコントローラ100とシステムコントローラ200とからなる。レジストレーションコントローラ100は、色ずれ量算出回路110、色ずれ補正値演算回路120、センサ制御回路130、Y,M,C各色用のカウンタY140Y、カウンタM140M、カウンタC140Cとを含み、センサ制御回路130、カウンタY140Y、カウンタM140M及びカウンタC140Cの出力は色ずれ量算出回路110に入力される。また、センサ制御回路130は、前述の色ずれ検出センサ38を制御し、色ずれ検出センサ38の各色毎の検出出力はそれぞれ色毎にカウンタY140Y、カウンタM140M、カウンタC140Cに入力される。なお、色ずれ補正値演算回路120には色ずれ補正値を格納するためのメモリ121が設けられている。
【0067】
システムコントローラ200は、ビーム位置制御回路210、モータドライバ220、書き込みタイミング制御回路230及びLD変調回路240を含む。ビーム位置制御回路210はモータドライバ220を介してY,M,C各色のLDユニット61をビーム位置を移動させるビーム位置移動モータ70Y,70M,70Cを駆動し、書き込みタイミング制御回路230はLD変調回路240を介して各色の書き込みを行うLD61aY,61aM,61aC,61aKを変調する。
【0068】
1.5.1 色ずれ補正値作成
図12に示すように色ずれを補正する際には、色ずれ補正値(レジずれ補正値)を求め、この補正値に基づいて補正する。そこで、図10の色ずれ検出パターンPNを各感光体ドラム10上に書き込んで顕像化し、中間転写ベルト11上に転写した後、色ずれ検出センサ38により、予め設定した色を基準に色ずれ量を測定する。本実施形態では、ブラックK基準でK1i,K2i,K3iを算出する。以下、図13のフローチャートを参照し、レジストレーション補正値作成ルーチンについて説明する。
【0069】
このルーチンでは、1回目の処理として(ステップS101)色ずれ検出パターンPNを感光体ドラム10Y、10C、10M、10Kに書き込み(ステップS102)、現像して中間転写ベルト11上に転写する(ステップS103)。そして、色ずれ検出センサ38によって色ずれ検知パターンPNを読み取る(ステップS104)。その際、図12に示すように色ずれ検出センサ38の出力間隔を色毎の各カウンタ140Y,140M,140Cにより計数し、色ずれ算出回路110により図10に示す時間t1,t2,t3を求め、この時間から色ずれ量K1i,K2i,K3iを算出し(ステップS105)、さらに、色ずれ補正値(前記LDユニット61のビーム位置移動モータ70のモータ回転ステップ数に変換した値)D1i,D2i,D3iを色ずれ補正値演算回路110により演算し(ステップS106)、基準色以外の補正値をメモリ121に格納する(ステップS107)。この補正値D1,D2,D3を判定値Aと比較し(ステップS108)、判定値Aより大きい場合は(ステップS108−N)、この補正値D1,D2,D3に基づいて、もう一度ビーム位置調整しながら、色ずれパターンを形成して(ステップS109→S110→S102)色ずれ補正値D1i,D2i,D3iを新たに算出して(ステップS103,S104,S105、S106)前回の補正値に下記のように加算していく。
補正値D1=D11+D12+・・
補正値D2=D21+D22+・・
補正値D3=D31+D32+・・
そして、各Dni(n,i:正の整数)の値が判定値A以下になった場合には(ステップS108−Y)、色ずれ補正値作成動作を終了し、前記ステップS107で格納された色ずれ補正値Dnがメモリ121に保存される。
【0070】
1.5.2 画像形成時における色ずれの補正
図14は画像形成時に色ずれを補正する補正処理の処理手順を示すフローチャートである。
【0071】
前述のようにして色ずれ補正値Dnを作成した後、この色ずれ補正Dnを使用して色ずれを補正し、画像を形成する。すなわち、画像形成が開始されると、測定された色ずれ補正値Dnをメモリ121から呼び出し(ステップS201)、画像先端の色ずれ補正値Dnをタイミング制御補正値とビーム位置補正値に分解する(ステップS202)。このタイミング制御補正値とビーム位置補正値に分解するのは、図12のブロック図から分かるようにシステムコントローラ200のビーム位置制御回路210と書き込みタイミング制御回路230で処理するためである。この分解は、画像先端の色ずれ量を1ライン間隔に相当する値で割り、「商」とその「余り」にするもので、「商」は書き込みタイミング制御回路230に入力され、「余り」はビーム位置制御回路210に入力される。すなわち、「商」は書き込みタイミング補正で対応し、「余り」はビーム位置補正で対応する。この理由は、モータ70でビーム位置を大きく移動させるためには時間がかかるが、タイミングを制御する場合には、瞬間的に大きな色ずれ量を補正することができるためである。
【0072】
このようにして色ずれ補正値が演算されると、システムコントローラ200でビーム位置補正制御と書き込みタイミング補正制御が実行され、これらの補正処理によって補正書き込み位置が補正された状態で書き込みが開始され、画像形成が行われる(ステップS203)。画像先端以降の色ずれ量は、急激に変化することなく滑らかに変化しているので、以後はビーム位置の補正により色ずれ補正を行って画像を形成する(ステップS203)。このように、画像先端の色ずれ補正値の分解ができ、感光体ドラム10の基準位置を検出したときから、補正された画像位置での画像形成が可能になるので、前記時点以降、画像先端から色ずれ補正を行なって画像形成を実行する。
【0073】
ビーム位置制御は前述の図12に示すように、色ずれ量補正値Dnに基づいて、ビーム位置制御回路210が補正のための変位量に相当する信号を図7に示すビーム位置移動モータ70に出力してモータを回転駆動し、LDユニット61を回転中心61fに関して回転させると、レーザビームLの光軸61gは図6に示したように変位し、図8に示したように、感光体面10a上ではビーム照射位置が変位する。この実施形態では、ビーム移動モータ70に1回転20パルスのステッピングモータを用いて、LDユニット61の回転角と感光体面10上のビーム照射位置を計測した結果、感光体面10a上のビーム位置は40μm/1回転となり(1パルス当たり約2μm)非常に高精度に制御することができた。すなわち、書き込み密度が1200の場合、ドットピッチは約21μmなので、ドットピッチの1/10の精度で色ずれの補正ができることになる。
【0074】
なお、図8に示したように本実施形態では、LDユニット61が回転することによりレーザビームLのビーム位置は主走査方向にも変位はするが、変位量は副走査方向の移動量に比べて十分に小さく、また、同期検知部64で主走査方向の同期をとって書き込むので、問題とはならない。
【0075】
1.5.3 位置合わせ制御の詳細
本実施形態に係るカラーレーザプリンタ1において行う各色の画像の位置合わせの詳細について説明する。
【0076】
このカラーレーザプリンタ1は、作像装置2が露光ユニット6によってY,C,M,K用の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kに各色毎に形成書き込み、現像したY,C,M,Kの各色の色ずれ検出パターンPNを図10に示すように中間転写ベルト11上にそれぞれ形成する。各色の測定パターンPNは、中間転写ベルト11の転写紙を搬送する領域外にそれぞれ形成される。各色ずれ検出パターンPNは、中間転写ベルト11の搬送方向となる矢示方向にK,M,C,Yの順にブラックKを基準にt1,t2,t3時間後に形成され、この時間間隔で中間転写ベルト11の搬送方向に対して略直交する方向に伸びた線状のパターンとして形成される。各色ずれ検出パターンPNは、中間転写ベルト11の矢示方向への移動に伴って色ずれ検出センサ38の下を通過するときに光学的に順次検知され、前記カウンタ140Y,140M,140Cで各色毎にカウントされる。そして、カウント値は色ずれ量算出回路110に入力され、ブラックKを基準に書き込んだ時間t1,t2,t3と検出した時間とを比較すれば、各色間の副走査方向のずれ量が演算できる。
【0077】
カウンタ140Y,140M,140Cは、全てKの検知信号によってリセットされカウントを開始する。そして、例えばカウンタ140CはCの検知信号によりカウントを停止する。他のカウンタ140M,140YはそれぞれM,Yの検知信号によりカウントを停止する。以下の各回路についても、Y,M,Cについて動作が同様であるので、Cについて代表して説明する。なお、この実施形態では、前述したようにKのパターンPNの位置を基準にして各色の画像の位置合わせを行っており、前記演算は、カウンタのクロック周波数をM(Hz)、実際のカウント値をKC、カウント値の設定値をKCsとすると、設定値TKC=KCsMとの差
ΔTC=KCM−KCsM
を演算する。このΔTCがKの測定パターン画像とCの測定パターン画像の間隔の設定間隔に対するずれ量を表す。
【0078】
ここで、図6に示すポリゴンミラー62が、例えば反射面となるポリゴン面62bを6面有するもので、2万rpmで回転させ、画素密度600dpiの画像をシングルビームのLD61aで形成する場合には、感光体ドラム10の線速V1は84.67mm/sとして画像を形成することとなる。もし2ビームで書込むならば、感光体ドラム10の線速は169.33mm/sとなる。ここで、たとえばKとCの測定パターン画像の設定間隔に対するずれ量ΔTCが4.8msと演算された場合には、ビーム照射位置調整値ΔXは、
ΔX=ΔTC×V1
=4.8ms×84.67mm/s
=0.406mm
となる。ビーム位置制御回路210は、この値に基づいて、レーザビームの光軸61gを変位させるモータ70を駆動し、この0.406mmだけレーザビームの感光体ドラム10への照射位置を副走査方向に変位させてずれ量を補正する。同様に、M,Yの各色ずれ検出パターンPNについても、ずれ量ΔTM,ΔTYを演算し、そのずれ量に応じてレーザビームの光軸61gをそれぞれ変位させることにより、ずれ量の補正を行う。
【0079】
このように制御することにより、このレーザビームプリンタ1においては、各々のポリゴンミラー62の回転位相が合っていなくても、厳密に位置ずれ量を補正することができる。また、ここでは図示はしていないが、このような補正は、単一のLDユニットと光偏向器を用いて各色の画像を書き込むカラー画像形成装置に対しても同様に適用することができ、それにより厳密に位置合わせを行うことができる。
【0080】
このように本実施形態によれば、画像形成に先立って色ずれ検出パターンPNを書き込み、顕像化された色ずれ検出パターンを読み取り、読み取った色ずれ検出パターンPNからのビーム位置補正データに基づいて潜像形成中にビーム位置変更モータ70を回転させて副走査方向の色ずれがあった色の書き込み位置を補正するので、高精度に位置ずれを補正することができる。
【0081】
2.第2の実施形態
2.1 装置の概略構成及び制御構成
本実施形態は、図15に示すように第1の実施形態における感光体ドラム10の1つに感光体基準位置マーク23を設け、この感光体基準位置マーク23を基準位置検出センサ24で検出して色ずれ補正を行うようにしたもので、感光体基準位置マーク23及び基準位置検出センサ24のセンサ出力に基づいて制御する点が異なるだけで、その他の各部は前記第1の実施形態と同等なので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0082】
図15は、本実施形態に係る作像ユニット2の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kと中間転写ベルト11の回転駆動機構の概略を示す図である。図15から分かるように図9に示した第1の実施形態の回転駆動機構において、シアンC用の感光体ドラム10Cを駆動する感光体ギア21Cに感光体基準位置マーク23を設けるとともに、作像ユニット2のハウジング側に感光体基準位置検出センサ24が設けられている。また、図17の位置ずれ補正制御を行うための制御構成を示すブロック図に示すように感光体基準位置検出センサ24が設けられている。この感光体基準位置検出センサ24はセンサ制御回路130によって制御されるとともに、センサ出力がセンサ制御回路130に入力され、図18及び図19に示すように制御される。
【0083】
図17に示したブロック図は、第1の実施形態において図12に示した位置ずれ補正制御を行うための制御構成に対して前記感光体基準位置検出センサ24が追加されただけなので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0084】
図15に示したように、各感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kが感光体ギア21Y,21C,21M,21Kと回転体連結ギア22a,22bにより連結されている場合、ギヤを組付けた後の初期状態から各感光体ギヤ21Y,21C,21M,21Kの位相がずれることがないので、どれか所定の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kもしくは感光体ギヤ21Y,21C,21M,21Kに基準位置マーク23と、これを検出する感光体基準位置検出センサ24を設けてドラムの回転位相を検出している。なお、この実施形態のような構成をとらずにそれぞれの感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kを独立したモータで回転駆動する場合は、それぞれの感光体10Y,10C,10M,10Kもしくは感光体ギヤ21Y,21C,21M,21Kに基準位置マーク23とこれを検出する基準位置検出センサ24を各々設けて回転位相を検出しても良い。
【0085】
感光体の回転速度変動の発生原因となるものとして、前述のように駆動モータ19の回転ムラ、駆動モータギヤ20の累積ピッチ誤差及び偏心、感光体ギヤ21の累積ピッチ誤差及び偏心、回転連結(アイドラ)ギヤ22a,22bの累積ピッチ誤差及び偏心等により、感光体ドラム10の回転速度変動が発生する。本実施形態ではギヤ駆動で説明しているがプーリを使用した場合も同様である。このように各駆動要素により感光体の回転速度変動が発生して、周期的に変動するACカラーレジずれが発生することとなる。
【0086】
そこで、本実施形態では、感光体ドラム10の回転速度変動によるACカラーレジずれを低減するため、露光〜転写位置までの回転角度θと駆動要素の回転数の関係を以下のように関係付けている。
▲1▼ 転写位置間隔=露光〜転写位置間距離の整数倍
▲2▼ 露光〜転写位置までの回転角度θ=モータが整数回転する
▲3▼ 露光〜転写位置までの回転角度θ=アイドラが整数回転する
これらの3つの条件を満たせば、ドラム駆動モータ19の1回転の回転ムラ、モータギヤ20及びアイドラギヤ22a,22bに関する速度変動分は、露光〜転写の間で周期が同調しているために色ずれとならない。しかし、感光体ギヤ21だけは、露光〜転写間の周期より長いために同調させることができず、ACカラーレジずれの原因となっている。しかし、もし、各々の感光体ギヤ21Y,21C,21M,21Kの位相と振幅を同じにすることでのみAC成分位置ずれを解消できるが、現実は、振幅が同じとなるとは言えないため、事実上図16に示すようなAC成分位置ずれが発生することとなってしまう。
【0087】
図16は、感光体基準位置マーク23を感光体基準位置検出センサ24で検出した時刻に色ずれ検出パターンを形成し、色ずれ検出センサ38によってACカラーレジずれを測定したグラフである。ここでは、ブラックKを基準としてシアン画像のずれ量を示している。このように感光体ドラム10の1回転の周期変動による色ずれが発生すると共に、DCカラーレジずれ(図では20μm)も重畳されていることもある。
【0088】
2.2 色ずれ補正値作成
図18は本実施形態に係る色ずれ補正値作成の処理手順を示すフローチャートである。
【0089】
このルーチンは、第1の実施形態における図13のフローチャートのステップS101とステップS102との間に感光体基準位置検出(ステップS120)の処理を設け、前述の感光体基準位置検出センサ24によって感光体基準位置マーク23を検出した時刻に(あるいはこの時刻を基準に)色ずれ補正用パターンPNを書き込み(ステップS102)この色ずれ補正用パターンPNを色ずれ検出センサ38によって検出して色ずれ補正値を作成するもので、前記ステップS120を除いた各処理工程は、前述の第1の実施形態と同一なので、重複する説明は省略する。
【0090】
2.3 画像形成時における色ずれの補正
図19は第2の実施形態における色ずれを補正する処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、第1の実施形態における図14のフローチャートのステップS202とステップS203との間に感光体基準位置検出処理(ステップS210)を行うようにしたもので、その他の処理ステップは第1の実施形態と同様である。すなわち、前述のようにして色ずれ補正値Dnを作成した後、この色ずれ補正Dnを使用して色ずれを補正し、画像を形成する。この実施形態では、前述のように感光体基準位置検出センサ24によって感光体基準位置マーク23を検出し、この感光体基準位置マークを検出した時刻に、言い換えれば検出した感光体基準位置を基準に色ずれ補正値を作成しているので、色ずれの補正の場合もこの感光体基準位置の検出タイミングを基準に画像を書き込むことになる。
【0091】
具体的には、画像形成が開始されると、測定された色ずれ補正値Dnをメモリ121から呼び出し(ステップS201)、画像先端の色ずれ補正値Dnをタイミング制御補正値とビーム位置補正値に分解する(ステップS202)。そして、感光体基準位置検出センサ24の検出出力に基づいてセンサ制御回路130で感光体ドラム10Cの基準位置を検出し(ステップS210)、図18のルーチンで求めた色ずれ補正値に基づいて書き込みを開始し、画像形成を実行する(ステップ203)。画像先端以降の色ずれ量は、急激に変化することなく滑らかに変化しているので、以後はビーム位置の補正により色ずれ補正を行って画像を形成する。このように、画像先端の色ずれ補正値の分解ができ、感光体ドラム10の基準位置を検出したときから、補正された画像位置での画像形成が可能になるので、前記時点以降、画像先端から色ずれ補正を行なって画像形成を実行する。
【0092】
以上のように本実施形態によれば、感光体ドラム10の基準位置を検出し、この感光体ドラム10の基準位置に基づいて形成された色ずれ補正パターンPNを検出して潜像書き込み時に色ずれ補正を行うので、高精度の色ずれ補正が可能になる。
【0093】
その他、特に説明しない各部及び各処理は前述の第1の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【0094】
3.第3の実施形態
3.1 装置の概略構成及び制御構成
本実施形態は、図20に示すように第1の実施形態において中間転写ベルト11上にベルト基準位置マーク40を設け、このベルト基準位置マーク40をベルト基準位置検出センサ39で検出して色ずれ補正を行うようにしたもので、ベルト基準位置マーク40及びベルト基準位置検出センサ39のセンサ出力に基づいて制御する点が異なるだけで、その他の各部は前記第1の実施形態と同等なので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0095】
図20は、本実施形態に係る作像ユニット2の感光体ドラム10Y,10C,10M,10Kと中間転写ベルト11の回転駆動機構の概略を示す図である。図20から分かるように図9に示した第1の実施形態の回転駆動機構において、中間転写ベルト11上にベルト基準位置マーク40を設けるとともに、作像ユニット2のハウジング側にベルト基準位置検出センサ39が設けられている。また、図22の位置ずれ補正制御を行うための制御構成を示すブロック図に示すようにベルト基準位置検出センサ39が設けられている。このベルト基準位置検出センサ39はセンサ制御回路130によって制御されるとともに、センサ出力がセンサ制御回路130に入力され、図23及び図24に示すように制御される。
【0096】
図22に示したブロック図は、第1の実施形態において図12に示した位置ずれ補正制御を行うための制御構成に対してベルト基準位置検出センサ39が追加されただけなので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0097】
前述のように感光体ドラム10の回転速度変動によるACカラーレジずれを低減するために、露光〜転写位置までの回転角度θと駆動要素の回転数の関係に、
▲1▼ 転写位置間隔=露光〜転写位置間距離の整数倍
▲2▼ 露光〜転写位置までの回転角度θ=モータが整数回転する
▲3▼ 露光〜転写位置までの回転角度θ=アイドラが整数回転する
の3つの条件を設定し、これら3つの条件を満たすことにより、ドラム駆動モータ19の1回転の回転ムラ、モータギヤ20及びアイドラギヤ22a,22bに関する速度変動分は、露光〜転写の間で周期が同調しているために色ずれとならない。しかし、感光体ギヤ21だけは、露光〜転写間の周期より長いために同調させることができず、ACカラーレジずれの原因となっている。しかし、各々の感光体ギヤ21を同一部品で構成し、位相と振幅を同じにすることでAC成分位置ずれを解消できる。
【0098】
一方、中間転写ベルト11もしくは転写搬送ベルトの駆動は、ベルト駆動モータ30の駆動軸にモータプーリ31とベルト駆動ローラ34の軸上の駆動プーリ33にタイミングベルト32を張設し、このタイミングベルト32によってベルト駆動モータ30の駆動力を伝達することにより回転駆動されている。また、中間転写ベルト11上には、前述のように中間転写ベルト11の回転位相を決めるためのベルト基準位置マーク40が設けられ、ハウジング側に設けられたベルト基準位置検出センサ39によって中間転写ベルト11の回転位相を検出している。ここで、中間転写ベルト11の速度変動要因としては、ベルト駆動モータ30の回転ムラ、モータプーリ311の偏心、ベルト駆動ローラ34のプーリ33の偏心、駆動ローラ34の偏心、ベルト厚さ偏差等があげられる。ここで、各画像形成ステーションピッチLと各駆動要素を以下のように関係付けることにより、色ずれを防止している。
【0099】
▲4▼ 各画像形成ステーションピッチP=ベルト駆動ローラ周長×整数倍
▲5▼ 各画像形成ステーションピッチP=ベルト駆動モータ回転数を整数回転
前記の条件を満たすことにより、ベルト駆動モータ30の1回転の回転ムラ及び各プーリ31,33及びベルト駆動ローラ34に関する速度変動分は、各画像形成ステーション間で周期が同調しているために色ずれとならない。なお、各画像形成ステーションピッチPは図9に図示しているものである。
【0100】
図21は、ベルト基準位置マーク40をベルト基準位置検出センサ39で検出した時刻に色ずれ検出パターンを形成し、色ずれ検出センサ38でACカラーレジずれを測定したグラフである。この実施形態では、ブラックKを基準としてシアン画像のずれ量を示している。このように中間転写ベルト11の1回転の周期変動による色ずれが発生していることが分かる。なお、この色ずれDCカラーレジずれも重畳されていることもある。
【0101】
3.2 ベルト厚み偏差によるACカラーレジずれ
転写材搬送ベルトや中間転写ベルトなどのいわゆるベルト体は、従来、シート材をつなぎ合わせてつなぎ目のある無端状のベルト体としていた。しかし、前記つなぎ目では画像が形成できないため、画像形成の生産性向上の観点から、つなぎ目のない、いわゆるシームレスベルト体を製作して用いる傾向にある。例えば、遠心成形法といわれるところの回転金型中にて原料溶液をキャスティングして焼成する工法によって製作されるベルト体では製法上の制約から、ベルト体の周方向の厚みにむらが出やすい。この厚みむらは、周方向にわたって厚い薄いを何度も繰り返すむらではなく、周方向一周で厚い薄いがサイン波状に現れることが多い。
【0102】
このような厚み偏差を有するベルトをタンデムの転写体に用いると、例えばベルトの駆動ローラの直径をD(mm)、ベルトの厚さをT(mm)、画像形成速度をV(mm/秒)とすると、ベルト中立面の直径(ピッチ円の直径)はD+T(mm)で、各画像形成ユニットのなす距離は、Nを整数とすると、上述したことから、N×π×(D+T)であるから、装置を最も小型にする場合、各画像形成ユニットのなす距離はπ×(D+T)(mm)となる。
【0103】
ベルトの厚さ偏差をΔTとすると、画像形成速度の変動量は、
(ΔT)/(T+D)×V(mm/秒)・・・(1)
である。
【0104】
通常、4つの画像形成部でフルカラー画像を形成するから、最も離れた画像形成部間の距離は、3×π×(T+D)(mm)で、本来の画像形成速度であれば、通過に
3×π×(T+D)/V(秒)・・・(2)
の時間を要する。
【0105】
したがって、ベルト、ローラ摩耗時に生じる画像の位置ずれ量は、最も離れた画像形成ユニット間で、(1)式と(2)式を掛け合わせて、
3×π×(ΔT)・・・(3)
となる。
【0106】
すなわち、ベルト厚さ偏差が10μm存在した場合であっても、色ずれ量は、(3)式から約94μmに達し、解像度が600dpiの場合の2画素分を上回るずれがベルト1周期ごとに繰り返し発生するACカラーレジずれとなることがわかる(図21参照)。
【0107】
3.3 色ずれ補正値作成
図23は本実施形態に係る色ずれ補正値作成の処理手順を示すフローチャートである。
【0108】
このルーチンは、第1の実施形態における図13のフローチャートのステップS101とステップS102との間にベルト基準位置検出(ステップS130)の処理を設け、前述のベルト基準位置検出センサ39によってベルト基準位置マーク40を検出した時刻に(あるいはこの時刻を基準に)色ずれ補正用パターンPNを書き込み(ステップS102)この色ずれ補正用パターンPNを色ずれ検出センサ38によって検出して色ずれ補正値を作成するもので、前記ステップS120を除いた各処理工程は、前述の第1の実施形態と同一なので、重複する説明は省略する。
【0109】
3.4 画像形成時における色ずれの補正
図24は第3の実施形態における色ずれを補正する処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、第1の実施形態における図14のフローチャートのステップS202とステップS203との間にベルト基準位置検出処理(ステップS220)を行うようにしたもので、その他の処理ステップは第1の実施形態と同様である。すなわち、前述のようにして色ずれ補正値Dnを作成した後、この色ずれ補正Dnを使用して色ずれを補正し、画像を形成する。この実施形態では、前述のようにベルト基準位置検出センサ39によってベルト基準位置マーク40を検出し、このベルト基準位置マーク40を検出した時刻に、言い換えれば検出したベルト基準位置を基準に色ずれ補正値を作成しているので、色ずれの補正の場合もこのベルト基準位置の検出タイミングを基準に画像を書き込むことになる。
【0110】
具体的には、画像形成が開始されると、測定された色ずれ補正値Dnをメモリ121から呼び出し(ステップS201)、画像先端の色ずれ補正値Dnをタイミング制御補正値とビーム位置補正値に分解する(ステップS202)。そして、ベルト基準位置検出センサ39の検出出力に基づいてセンサ制御回路130で中間転写ベルト11の基準位置を検出し(ステップS220)、図23のルーチンで求めた色ずれ補正値に基づいて書き込みを開始し、画像形成を実行する(ステップ203)。画像先端以降の色ずれ量は、急激に変化することなく滑らかに変化しているので、以後はビーム位置の補正により色ずれ補正を行って画像を形成する。このように、画像先端の色ずれ補正値の分解ができ、感光体ドラム10の基準位置を検出したときから、補正された画像位置での画像形成が可能になるので、前記時点以降、画像先端から色ずれ補正を行なって画像形成を実行する。
【0111】
なお、前述のようにステップS202の分解は、画像先端の色ずれ量を1ライン間隔に相当する値で割り、「商」とその「余り」にするもので、「商」は書き込みタイミング制御回路230に入力され、「余り」はビーム位置制御回路210に入力される。すなわち、「商」は書き込みタイミング補正で対応し、「余り」はビーム位置補正で対応する。そこで、図21の例で分解すると、解像度(書き込み密度)が600dpiの場合、ドットピッチは約42μmとなるので、150μmをドットピッチ42μmで割ると、
150μm/42μm=3 余り 24
となる。そこで、3ドット分の126μmはタイミング制御回路230で処理し、余りの24μmはビーム位置制御回路210で処理し、前者はLD61bを変調し、後者はビーム移動モータ70を駆動することにより色ずれを補正する。24μmはビーム位置移動モータ70の12ステップ分に相当する。このようにタイミング制御とビーム位置制御を並行して行うことにより、迅速かつ精度のよい書き込み位置補正が可能蜷ある。
【0112】
以上のように本実施形態によれば、中間転写ベルト11の基準位置を検出し、この中間転写ベルト11の基準位置に基づいて形成された色ずれ補正パターンPNを検出して潜像書き込み時に色ずれ補正を行うので、高精度の色ずれ補正が可能になる。
【0113】
その他、特に説明しない各部及び各処理は前述の第1の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【0114】
4.第4の実施形態
本実施形態は、第1ないし第3の実施形態におけるビーム照射位置調整機構を回転機構から平行移動機構に置換したもので、その他の各部は前述の第1ないし第3の実施形態とそれぞれ同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【0115】
図25ないし図27はこの第4の実施形態を説明するためのもので、図25はLDユニット、その支持機構及び移動機構を示す要部正面図、図26を感光体面上のレーザビームの照射位置を示す図、図27は支持機構を構成するガイドレールの側面図である。本実施形態に係るLDユニット61’は、図25に示すように図7に示した回転中心軸61fに代えて副走査方向(図において上下方向)に延びる一対の平行なガイドレール61hで保持部材61dを副走査方向に移動可能に支持するように構成している。この場合も、前記腕部61eをビーム位置移動モータ70で駆動する。LDユニット61’は前記ビーム位置移動モータ70の回転に応じて前記ガイドレール61hに沿って副走査方向に平行に移動する。この実施形態の場合も前述の図5(b)に示したように照射位置がポリゴンミラー62のミラー面62bで一致するようにLDユニット61’が移動する。そのため前記平行レール61hには図27に示すように前記ミラー面62bの一致点を中心とする円弧上を移動するような曲率Rが設定されている。
【0116】
また、この実施形態においてもリードスクリュ71を腕部61eに形成した雌ねじ61iに螺合させてビーム位置移動モータ70で駆動しているが、腕部61eを省略して保持部材61dの中央部(平行レール61hの間)を駆動するように構成することもできる。すなわち、平行レール61hで保持部材61dの姿勢が拘束されている限り、どの位置でリードスクリュ71を係合もしくは螺合させても平行移動は可能である。
【0117】
その他、特に説明しない各部は前述の第1ないし第3の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【0118】
なお、第1ないし第4の実施形態では、タンデム型のカラープリンタ(複写機を含む)を例示しているが、モノカラー(白黒)の画像形成装置において副走査方向の倍率誤差偏差を低減させる場合にも適用できる。
【0119】
5.その他の実施形態
前にも触れたが、他の方法としては、例えば光書き込み装置内の折返しミラー69を変位させてビーム照射位置を変位させる方法、ポリゴンミラー62のレーザビームLの入射上流側に板ガラス状の物やりプリズムなどの光学部品を挿入し、角度を変化させたり位置を移動させたりする方法などがあり、その他にも、音響光学素子、電気光学素子、あるいは液晶によってビームを偏向させる方法などがある。
【0120】
▲1▼図4に示した折り返しミラー69を変位もしくは回動させてビーム照射位置を変位させる方法の例を図28に示す。図28においては折り返しミラー69を角度を変えて感光体10に対するビーム照射位置を変えている。このよう構成すると、光路αが比較的長いので折り返しミラー69の角度変化Δθに対してビーム照射位置Δβが大きく動くことになる。したがって、コストが安く光学特性もよいが制御制御が劣ることになる。
【0121】
▲2▼図29は、光路L中にプリズムPRMを挿入し、プリズムPRMを移動させて感光体10に対するビーム照射位置を変更する例である。この例では、プリズムPRMを光路Lに対して直交する方向に移動させ、ビーム照射位置を変更している。図29に示すような三角プリズムPRMの斜辺にビームが入射して光路Lに対して垂直な面から出射する場合、プリズムPRMを図において上方向に移動させるとビームは点線で示す下方向に移動する。
【0122】
▲3▼図30は、光路L中にガラス板GRSを挿入し、ガラス板GRSの光路Lに対する傾角を変えて感光体10に対するビーム照射位置を変更する例である。この例では、ガラス板GRSの光路Lに対する傾角を大きくすると、ビームは傾きを大きくした方向(図では点線で示す下方向)に移動する。
【0123】
このように光路L中に光学部品を挿入してビームを移動させた場合、制御制御は優れているが、ガラスを通る光路長さを変えて光路を変更するので、ビーム径などに影響を及ぼす可能性があり、また、プリズムなどではコストも高くなる。
【0124】
▲4▼ 図31は、光路L中に音響光学素子SOEを挿入し、駆動制御回路SOECにより高調波で駆動してビーム位置を変更するものである。音響光学素子SOEは、光の回折現象を用いて変更するLiNbO3などにすだれ形電極を蒸着し、高調波で駆動する。この例は、素早い位置制御に向いているが、コストが高くなることは否めない。なお、音響光学素子SOEに代えて電気光学素子や液晶によってビームを偏向させるように構成することもできる。電気光学素子は光弾性効果を用いてビームを偏向し、液晶では光の回折現象を用いてビームを偏向する。いずれも音響光学素子SOEと同様に素早い位置制御に向いているが、コストが高くなり、コスト的に他の例に比べて不利になる。
【0125】
レーザビームを感光体に照射して画像を形成する画像形成装置において、感光体やベルトなどの回転速度変動などによる色ずれに対し、ビーム照射位置を制御して色ずれ補正を行う場合、補正単位を小さくして滑らかにゆっくりとしたビーム照射位置の制御が必要となる。なぜなら瞬時にビーム位置を大きく移動させると走査ライン間が大きく変化してしまい、白抜けなどの画像以上を生じてしまうからである。このような観点から前記▲4▼の方法は本願発明のような色ずれ補正には適しておらず、また、コストも高くなる。前記▲1▼の方法では、前述のように補正精度的に問題があり、また、白抜けなどの問題を解消するのも困難であると考えられる。前記▲2▼及び▲3▼の方法では、精度制御はよいが、本願第1ないし第4の実施形態に比べると光学特性に影響を及ぼす懸念があるとともに、コストも前記実施形態よりも高くなる。
【0126】
なお、色ずれを発生させる要因として、前述のように感光体や転写ベルトの回転速度変動があるが、この変動自体は周期性を持ち、繰り返し性がよいので、予めこの速度変動を計測して色ずれ補正値を前記色ずれ量算出回路110で演算した後、メモリ121に記憶しておき、プリント命令が出力されたとき、前記補正値を使用して色ずれ補正を行うことができる。また、この記憶している色ずれ補正値は、操作パネルやプリンタドライバ上から確認することができるとともに、ユーザやサービスマンが色ずれ補正値を変更できるようにすると、より厳密な色ずれ補正が可能となる。
【0127】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、潜像形成中に同一の回転位相で各色の画像の副走査方向の位置ずれを補正することができるので、より高い精度で色ずれを補正することが可能になる。
【0128】
また、高精度で色ずれを補正することができるので、高品位の画像を形成することが可能となる。
【0129】
さらに、大きな位置ずれと小さな位置ずれを異なる方式で同時に並行して補正することができるので、迅速は補正処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の本実施形態に係る画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概略を示す構成図である。
【図2】図1における光書き込み(露光)装置の平面図である。
【図3】図1における光書き込み(露光)装置の概略構成を示す断面図である。
【図4】図1における光書き込み(露光)装置の他の例の概略構成を示す断面図である。
【図5】レーザビーム照射位置を副走査方向に変位させる構成例を示す図である。
【図6】LDユニット、ポリゴンミラー、光軸及び回転中心軸の関係を示す図である。
【図7】LDユニットをレーザ光の出射側から見たビーム照射位置調整装置の正面図である。
【図8】図7のビーム照射位置調整装置によってレーザ光の感光体面上のビーム位置を移動させたときの感光体面上のビーム位置を示す説明図である。
【図9】第1の実施形態における作像ユニットの感光体ドラムと中間転写ベルトの回転駆動機構の概略を示す図である。
【図10】中間転写ベルト上に形成される色ずれ検出パターンの一例を示す図である。
【図11】色ずれ検出パターンを形成し、色ずれ検出センサによってACカラーレジずれを測定した結果を示す図で、ブラックを基準としてシアン画像のずれ量を示している。
【図12】第1の実施形態における位置ずれ補正制御を行うための制御構成を示すブロック図である。
【図13】第1の実施形態における色ずれ補正値作成処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図14】第1の実施形態における画像形成時の色ずれ補正処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図15】第2の実施形態における作像ユニットの感光体ドラムと中間転写ベルトの回転駆動機構の概略を示す図である。
【図16】色ずれ検出パターンを形成し、色ずれ検出センサによってACカラーレジずれを測定した結果を示す図で、ブラックを基準としてシアン画像のずれ量を示している。
【図17】第2の実施形態における位置ずれ補正制御を行うための制御構成を示すブロック図である。
【図18】第2の実施形態における色ずれ補正値作成処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図19】第2の実施形態における画像形成時の色ずれ補正処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図20】第3の実施形態における作像ユニットの感光体ドラムと中間転写ベルトの回転駆動機構の概略を示す図である。
【図21】色ずれ検出パターンを形成し、色ずれ検出センサによってACカラーレジずれを測定した結果を示す図で、ブラックを基準としてシアン画像のずれ量を示している。
【図22】第3の実施形態における位置ずれ補正制御を行うための制御構成を示すブロック図である。
【図23】第3の実施形態における色ずれ補正値作成処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図24】第2の実施形態における画像形成時の色ずれ補正処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図25】第4の実施形態におけるビーム照射位置調整装置の正面図である。
【図26】図25のビーム照射位置調整装置によってレーザ光の感光体面上のビーム位置を移動させたときの感光体面上のビーム位置を示す説明図である。
【図27】図25におけるガイドレールの要部側面図である。
【図28】折り返しミラーの角度を変えて感光体に対するビーム照射位置を変更する実施形態を示す図である。
【図29】プリズムの位置を変えて感光体に対するビーム照射位置を変更する実施形態を示す図である。
【図30】ガラス板の角度を変えて感光体に対するビーム照射位置を変更する実施形態を示す図である。
【図31】音響光学素子を高調波で駆動して感光体に対するビーム照射位置を変更する実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1 カラーレーザプリンタ(画像形成装置)
2 作像装置
5 転写ユニット
6 露光ユニット(光書き込み装置)
7 クリーニングユニット
8 帯電ユニット
9 現像ユニット
10,10Y,10C,10M,110K 感光体ドラム
10a 感光体面
11 中間転写ベルト(中間転写体)
19 ドラム駆動モータ
20 駆動モータギア
21 21Y,21C,21M,21K 感光体ギア
22a,22b 回転連結ギア(アイドラギア)
23 感光体基準位置マーク
24 感光体基準位置検出センサ
30 ベルト駆動モータ
34 ベルト駆動ローラ
35 加圧ローラ
36 従動ローラ
38 色ずれ検出センサ
39 ベルト基準位置検出センサ
40 ベルト基準位置マーク
61,61Y,61M,61C,61K、61’ LDユニット(レーザ光源)
61a 半導体レーザ(LD)
61b コリメートレンズ(カップリング光学系)
61d 保持部材(ベース)
61e 腕部
61f 回転中心軸
61g レーザ光軸
61h ガイドレール
61i 雌ねじ
62 ポリゴンミラー
62b ポリゴン面
63 結像光学系
65 アパーチャ
66 シリンダレンズ
69 ミラー
70 ビーム位置移動モータ
71 リードスクリュ
100 レジストレーションコントローラ
110 色ずれ量算出回路
120 色ずれ補正値演算回路
121 メモリ
130 センサ制御回路
140,140Y,140M,140C カウンタ
200 システムコントローラ
210 ビーム位置制御回路
220 モータドライバ
230 書き込みタイミング制御回路
240 LD変調回路
PN 色ずれ検出パターン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color misregistration correction method for correcting color misregistration during image formation of a plurality of colors, an optical writing device, and an image forming device. In particular, the present invention relates to a tandem type color copier and a color printer. A plurality of images having different colors sequentially formed by at least one image forming device or a multiplex image forming apparatus provided with a transfer unit, a transfer belt, a sheet on a transfer belt, or an intermediate transfer body to transfer a color image. The present invention relates to a color misregistration correction method for suppressing color misregistration during formation, an optical writing device, and an image forming device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, documents processed in offices and the like have rapidly become colorized, and image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimile machines that handle these documents have also been rapidly colored. At present, these color devices tend to have higher image quality and higher speed with higher quality and faster office processing in offices and the like. As a color device that can meet such demands, for example, a so-called tandem type color image forming apparatus having image forming units for each color of black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) is available. Have been proposed and commercialized. A tandem-type color image forming apparatus performs direct or indirect multiple transfer of images of different colors formed by each image forming unit on a transferred transfer material or an intermediate transfer body to form a color image. Things.
[0003]
By the way, the tandem type color image forming apparatus configured as described above is a method of forming one image using a plurality of image forming units, and thus can form a color image at a considerably high speed. . However, if the speed of image formation is increased, the alignment of images formed by the image forming units of each color, that is, color registration (hereinafter referred to as “register”) cannot be adjusted with high accuracy. It has been extremely difficult to achieve both high image quality and high speed. This is because the position and size of each image forming unit of the color image forming apparatus itself, and furthermore, the position and size of components in the image forming unit slightly change. Therefore, an apparatus for forming a color misregistration detection pattern on a transfer member or the like, detecting the pattern with a reading sensor, measuring the amount of color misregistration, and adjusting the image writing timing to reduce the color misregistration is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2000. 3121 has already been proposed.
[0004]
In this correction method, the position and size of each image forming unit itself and the position and size of components in the image forming unit are delicate due to changes in the internal temperature of the color image forming apparatus and the application of external force to the apparatus. In this case, a color registration deviation (hereinafter, referred to as a “DC color registration deviation”) having a constant magnitude and direction due to the change in the color registration error is detected and corrected.
[0005]
However, in these devices, when an optical deflector of a polygon mirror is used as a writing unit for each color, correction is usually performed in one scanning unit. That is, in the case of an image of 600 dpi, correction is performed in units of about 42 μm, and therefore, strictly, a correction error corresponding to this is included. In order to solve this problem, it is necessary to adjust the rotation phase of each optical deflector while controlling the rotation phase before starting writing the leading edge of the image for each color. Thus, in order to adjust the rotation phase of the optical deflector, the rotation of the optical deflector must be adjusted while temporarily accelerating and decelerating. However, since the optical deflector is rotating at a high speed, Since the phase adjustment takes time and is technically difficult, it is actually very costly. In addition, in order to reduce the cost, in an image forming apparatus that deflects the laser beam of each color with only one deflector, the writing phase of each color is always the same. In the first case, it is theoretically impossible to correct the displacement for one deflection scan.
[0006]
On the other hand, the color registration misregistration (hereinafter referred to as “AC color registration misregistration”) in which, in addition to the DC component, mainly a rotating body such as a photoreceptor or a belt drive roll periodically varies in size or direction that causes a variation. ") Is also included. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-199988 describes that the AC color registration shift occurs due to the temporal change (wear) of the belt thickness and the driving roller in the case of a transfer belt.
[0007]
Further, in order to cope with the AC color registration deviation, in a conventional color image forming apparatus, a rotation speed fluctuation of the photosensitive drum is detected by using an encoder attached to a rotating shaft of the photosensitive drum or the like, and the encoder detects the fluctuation. At present, the rotation fluctuation of the photosensitive drum is fed-forward or fed back to the drive motor in order to reduce the rotation fluctuation of the photosensitive drum.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the control for reducing the rotation fluctuation of the photoconductor drum or the like is performed based on the detection information from the encoder in this way, the eccentricity of the photoconductor drum itself or the eccentricity of the surface of the photoconductor drum due to the mounting thereof, In the configuration (1), since there is eccentricity due to the clearance error of the photosensitive drum rotating shaft, there is a problem that image quality is deteriorated due to AC color registration misalignment generated due to the eccentricity.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-146329 discloses a configuration in which at least one rotation phase of a rotating body such as a photosensitive drum or a belt drive roll can be individually adjusted to solve such a problem. There has been proposed an invention that suppresses image quality deterioration due to AC color registration deviation caused by a factor. In this proposal, as a method of eliminating the displacement of the AC color registration, the speed of the photosensitive drum, the transfer belt, and the like is controlled, but the cost increases because very precise control and high-precision parts are required. The reality is that we cannot escape.
[0010]
Further, even if this method is used, when the amplitudes of the rotational angular velocities of the respective photosensitive drums are the same, the amount of color misregistration caused by the rotational angular velocities of the photosensitive drums cannot be eliminated. However, since the amplitudes of the fluctuations are not always the same, it is considered that the color shift has not been strictly solved. Further, in order to match the rotation phases of the respective photoconductors, the respective photoconductors are driven independently of each other, so that there is a problem that the cost is increased.
[0011]
Further, a case where the AC color registration deviation is extended when there is a deviation in the thickness of the belt will be discussed. For example, assuming that the diameter of the driving roller of the belt is D (mm), the thickness of the belt is T (mm), and the image forming speed is V (mm / sec), the diameter of the belt neutral surface (diameter of the pitch circle) is
D + T (mm)
Assuming that N is an integer, the distance between each image forming unit is
N × π × (D + T)
Therefore, when making the apparatus the smallest, the distance between each image forming unit is
π × (D + T) (mm)
It becomes.
Assuming that the belt thickness deviation is ΔT, the fluctuation amount of the image forming speed is:
(ΔT) / (T + D) × V (mm / sec) (1)
It is.
[0012]
Usually, since a full-color image is formed by four image forming units, the distance between the farthest image forming units is:
3 × π × (T + D) (mm)
At the original image forming speed,
3 × π × (T + D) / V (second) (2)
It takes time.
Therefore, the amount of image misregistration caused by belt and roller wear can be calculated by multiplying Expressions (1) and (2) between the most distant image forming units.
3 × π × (ΔT) (3)
It becomes.
[0013]
That is, even when the belt thickness deviation is 10 μm, the color shift amount reaches about 94 μm from the equation (3), and a shift exceeding two pixels when the resolution is 600 dpi repeats every belt period. It can be seen that the AC color registration error occurs.
[0014]
As a method of eliminating such an AC color registration deviation, the speed of the transfer belt or the like may be controlled as described above. However, since very precise control and high-precision parts are required, an increase in cost is unavoidable. .
[0015]
The present invention has been made in view of such a situation of the related art, and an object of the present invention is to provide a color misregistration correction method and an optical writing device that can more accurately correct color misregistration in the sub-scanning direction. It is in.
[0016]
Another object is to enable high-precision color misregistration correction at a low cost without using a drive motor rotation control unit or an encoder for the speed fluctuation of the image carrier or the intermediate transfer body, which is a dynamic cause. An object of the present invention is to provide a color shift correction method and an optical writing device.
[0017]
Still another object is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image by correcting color misregistration with high accuracy.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first means visualizes the latent image written on the image carrier by the optical writing means, and directly or indirectly displays the visualized images having different colors on the moving body. In the color misregistration correction method for correcting color misregistration due to misregistration of the image when performing image transfer by performing image transfer, the method includes irradiating a light beam with the light writing unit to form a latent image. The position of the irradiation position of the light beam emitted from the writing means is adjusted in the sub-scanning direction, and the color shift between the colors is corrected. In the first means, the position of the irradiation position of the light beam irradiated from the writing means is adjusted in the sub-scanning direction during the period in which the latent image is formed, and the color shift between the colors is corrected. Can be eliminated.
[0019]
The second means is the first means, wherein the position adjustment of the irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction is performed before the adjustment is started. It is performed based on the result of reading the pattern. In the second means, since the position of the irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction is adjusted based on the pattern actually written on the image carrier and visualized, the position can be adjusted with high accuracy. .
[0020]
A third means is the second means, wherein timing for writing the pattern is set based on detection timing of a reference point provided on the image carrier. According to the third means, it is possible to eliminate a color shift in which the size and the direction periodically fluctuate due to the rotation speed fluctuation of the image carrier.
[0021]
According to a fourth aspect, in the second aspect, the timing for writing the pattern is set based on the detection timing of a reference point provided on the intermediate transfer member. According to the fourth means, it is possible to eliminate a color shift in which the size and direction periodically fluctuate due to the speed fluctuation of the intermediate transfer body.
[0022]
Fifth means is the first means, wherein the adjustment in the sub-scanning direction includes a step of correcting a writing timing of an optical writing means and a step of correcting a beam position of a light beam. It is characterized by being performed. In the fifth means, the step of correcting the write timing of the optical writing means and the step of correcting the beam position of the light beam are performed in parallel, so that the color shift can be corrected quickly.
[0023]
A sixth means is the fifth means, wherein the step of correcting the write timing corrects a portion corresponding to a quotient obtained by dividing the positional deviation amount by the dot pitch, and the step of correcting the beam position includes correcting the positional deviation amount. It is characterized in that a portion corresponding to the remainder divided by the dot pitch is corrected. In the sixth means, a large positional deviation is performed in the step of correcting the write timing, and a small positional deviation is performed in the step of correcting the beam position. Since the correction of the large positional deviation and the correction of the small positional deviation are independent, The color shift can be corrected with high accuracy.
[0024]
The seventh means is a light writing device which has a plurality of light writing means for irradiating the image carrier with a light beam based on the input image information, and performs light writing for image formation of a plurality of colors. Optical writing is performed on the image carrier, and during the formation of the latent image, the irradiation position of the light beam on the image carrier irradiated from the optical writing unit coincides when the images of the respective colors are superimposed. It is characterized by comprising adjusting means for adjusting in the sub-scanning direction. In the seventh means, the irradiation position of the light beam irradiated from the writing means is adjusted in the sub-scanning direction during the period of forming the latent image, and the irradiation position of the light beam on the image carrier coincides with the superposition of each color. In the sub-scanning direction, the color misregistration whose size and direction periodically fluctuate can be eliminated.
[0025]
In an eighth aspect based on the seventh aspect, the optical writing means includes a laser light emitting element and a coupling optical system, and the adjusting means integrally holds the laser light emitting element and the coupling optical system. It is characterized by comprising a holding member and a drive mechanism for moving the holding member in the sub-scanning direction. In the eighth means, the relative position of the laser light emitting element and the coupling optical system is maintained by moving the holding member that integrally holds the laser light emitting element and the coupling optical system in the sub-scanning direction. In this state, the writing position of the light beam in the sub-scanning direction can be displaced, so that color misregistration can be corrected with a simple structure.
[0026]
A ninth means is the optical device according to the eighth means, wherein the holding member is eccentric with respect to the optical axis of the light beam in an optical housing holding the optical deflector and another optical element for irradiating the image carrier with the light beam. It is rotatably supported on the support shaft in a state where it is set. According to the ninth means, the irradiation position of the light beam can be displaced with a simple structure by rotating with respect to the support shaft, thereby enabling highly accurate correction of color misregistration.
[0027]
A tenth means is the ninth means, wherein the driving mechanism drives the holding member to rotate about the support shaft. In the tenth means, the irradiation position of the light beam can be accurately displaced only by rotating and driving the holding member by the driving mechanism, thereby enabling highly accurate correction of color misregistration.
[0028]
Eleventh means is the ninth means, wherein the eccentric state of the two axes is set such that the optical axis of the light beam and the rotation center axis of the holding member substantially coincide at the light beam deflection position of the light deflector. It is characterized by having been done. In the eleventh means, since the rotation center axis of the holding member and the optical axis of the light beam are substantially coincident with each other at the light beam deflection position of the optical deflector, the optical characteristics change even when the holding member is rotated. There is no. In addition, since the light beam irradiation position of the image carrier does not largely move in the main scanning direction, there is no color shift in the main scanning direction, thereby enabling optical writing for obtaining a high quality image. Become.
[0029]
In a twelfth aspect, in the eighth aspect, the holding member is parallel to the sub-scanning direction of the image carrier on an optical housing that holds an optical deflector and another optical element that irradiates the image carrier with a light beam. And a supporting member movably supported along the guide member. According to the twelfth means, the irradiation position of the light beam can be displaced with a simple structure by moving the holding member along the guide member, thereby enabling highly accurate correction of color misregistration.
[0030]
According to a thirteenth aspect, in the twelfth aspect, the driving mechanism moves the holding member in parallel along the guide member. In the thirteenth means, the irradiation position of the light beam can be accurately displaced only by moving the holding member in parallel by the driving mechanism, thereby enabling highly accurate correction of color misregistration.
[0031]
Fourteenth means is the twelfth means, wherein the curvature of the guide member is set such that the optical axis of the light beam when moved is substantially coincident with the light beam deflection position of the light deflector. Features. In the fourteenth means, the curvature of the guide member is set so that the optical axis of the light beam when moved is substantially coincident with the light beam deflection position of the light deflector. Does not change. Further, since the light beam irradiation position of the image carrier does not move in the main scanning direction, there is no occurrence of color shift in the main scanning direction, thereby enabling optical writing for obtaining a high quality image. .
[0032]
The fifteenth means forms images of different colors by at least one image forming means having an image carrier, and directly or indirectly transfers the images of different colors formed by the image forming means on a moving body. An image forming apparatus for forming an image by transferring an image is provided with an optical writing device according to any one of the seventh to fourteenth means. According to the fifteenth means, optical writing can be performed so as to prevent the occurrence of color shift in which the size and direction periodically fluctuate, so that a high quality image can be obtained.
[0033]
In a sixteenth aspect, in the fifteenth aspect, a plurality of patterns for detecting a color shift of each color are formed on the moving body, and a color shift amount detection is performed based on the formed pattern. Means for adjusting the color shift based on the color shift detected by the color shift detecting means to correct the color shift. In the sixteenth means, since the position adjustment of the irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction is performed based on the visualized pattern, the position can be adjusted with high precision, and a high-quality image can be obtained.
[0034]
A seventeenth means is the fifteenth means, wherein a reference position mark provided for detecting a rotation phase of the image carrier, a detection means for detecting the reference position mark, and a detection of the reference position mark Calculating means for detecting a color shift amount of each color on the moving body based on the position and calculating a color shift correction value corresponding to each color, wherein the detected reference position mark and the calculated plurality of color shifts The color shift is corrected by adjusting the light beam irradiation position on the image carrier corresponding to each color during image formation by the adjusting means based on the correction value. In the seventeenth means, the irradiation position of the light beam emitted from the writing means during the formation of the latent image is adjusted in the sub-scanning direction with respect to the color shift due to the rotation speed fluctuation of the image carrier. A color shift in which the size and direction periodically fluctuate due to the fluctuation is eliminated, and a high-quality image can be obtained.
[0035]
An eighteenth means is the fifteenth means, wherein a reference position mark provided for detecting a rotational phase on the moving body, a detection means for detecting the reference position mark, and a detection position of the reference position mark Computing means for detecting a color misregistration amount of each color on the moving body based on the calculated color misregistration correction value corresponding to each of the colors. The color shift is corrected by adjusting the light beam irradiation position on the image carrier corresponding to each color during image formation by the adjusting means based on the values. In the eighteenth means, the amount of color misregistration is accurately detected from the pattern image, the reference position mark of the image carrier is detected at the time of image formation, and an image is formed from the same phase at which the color misregistration was measured. Since the light beam irradiation position on each image carrier is adjusted during the formation of the latent image based on the color shift correction value, the color shift can be accurately and quickly corrected.
[0036]
Nineteenth means is the seventeenth or eighteenth means, wherein the adjusting means emits a light beam onto each image carrier based on a reference position mark of the image carrier and a plurality of calculated color misregistration correction values. A writing timing control circuit for controlling the irradiation timing and a beam position control circuit for controlling the irradiation position of the light beam are provided. In a nineteenth means, an operation of controlling the timing of irradiating each image carrier with a light beam by a timing control circuit based on a color misregistration correction value, and a control of a light beam irradiation position by a beam position control circuit. Since the operations are performed independently and in parallel, quick correction control becomes possible.
[0037]
A twentieth means according to the nineteenth means, wherein a quotient obtained by dividing a positional shift amount by a dot pitch is input to the write timing control circuit, and modulates a laser light emitting element based on the quotient, and the beam position control circuit Is input with a remainder obtained by dividing the displacement amount by the dot pitch, and the optical housing is moved based on the remainder. In the twentieth means, a large displacement corresponding to a quotient is corrected by timing control, and a small displacement corresponding to a surplus is corrected by beam position control. It is corrected, and quick and accurate correction becomes possible.
[0038]
A twenty-first means is the seventeenth or eighteenth means, further comprising a memory for storing the plurality of color shift correction values, and a reading means for reading the stored plurality of color shift correction values. I do. In the twenty-first means, the color misregistration correction value is read from the memory and corrected, so that the color misregistration correction can be repeatedly performed.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that, in the following embodiments, the same reference numerals are given to the same components, and the overlapping description will be appropriately omitted.
[0040]
1. First embodiment
1.1 Schematic configuration of the device
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a color laser printer as an image forming apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of an optical writing (exposure) device, and FIGS. 3 and 4 are schematic diagrams of an optical writing (exposure) device. FIG.
[0041]
In FIG. 1, a
[0042]
The charging unit 8 includes a conductive roller formed in a roller shape, and supplies a charging bias voltage to the roller from a power supply device to uniformly charge the photosensitive layer on the surface of the
[0043]
The transfer unit 5 transfers an image visualized by toner on the
[0044]
The transfer method of such a color image forming apparatus is roughly classified into the following two methods. One is a method in which images formed by a plurality of
[0045]
In the intermediate transfer method described in the present embodiment, images superimposed on the
[0046]
In the case of direct transfer, the recording paper constitutes the moving body, and in the case of indirect transfer, the intermediate transfer body (intermediate transfer belt 11) constitutes the moving body.
[0047]
1.2 Exposure unit (optical writing device)
FIG. 2 shows the internal structure of the
[0048]
In the present embodiment, a semiconductor laser (LD) 61a is used as a light-emitting source, and the
[0049]
When the rotation speed of the
[0050]
The laser beam L deflected and scanned by the
[0051]
Since the original meaning of the synchronization detection is to take the timing of the scanning light, it is sufficient that the synchronization detection is provided prior to the normal scanning. However, in this embodiment, a change in the speed (or time) of one scanning is detected. For this purpose, a detecting means is also provided at the end of scanning. FIG. 2 shows a configuration for synchronizing before and after this scanning. In this example, one
[0052]
FIGS. 3 and 4 show an example of a configuration in which a single light deflector emits laser light to all of the plurality of
[0053]
1.3 Beam irradiation position adjustment mechanism
As a method for displacing the laser beam irradiation position in the sub-scanning direction, as shown in FIG. 5, an
[0054]
As another method, there is a method of displacing the turning
[0055]
For this reason, in the present embodiment, the position adjusting device of the holding
[0056]
As shown in FIG. 7, the holding
[0057]
In FIG. 8, the beam irradiation position (beam spot position) on the
[0058]
That is, in this embodiment, in order to accurately move the beam position of the laser beam L in the sub-scanning direction in units of microns, the holding
[0059]
Generally, an
[0060]
1.4 Driving mechanism of photosensitive drum and intermediate transfer belt
FIG. 9 is a view schematically showing a rotation drive mechanism of the
[0061]
The photoconductor drums 10Y, 10C, 10M, and 10K provided for each color are in contact with the transfer surface (surface) of the
[0062]
In the present embodiment, a color
[0063]
The causes of the fluctuations in the rotation speed of the
[0064]
As described above, the driving of the
[0065]
FIG. 11 is a graph in which the color misregistration detection pattern PN is formed, and the color
[0066]
1.5 Position shift correction control
FIG. 12 is a block diagram showing a control configuration for performing the displacement correction control. The control circuit includes a
[0067]
The
[0068]
1.5.1 Color shift correction value creation
As shown in FIG. 12, when correcting color misregistration, a color misregistration correction value (registration misregistration correction value) is obtained, and correction is performed based on this correction value. Therefore, the color misregistration detection pattern PN shown in FIG. 10 is written on each
[0069]
In this routine, as a first process (step S101), the color misregistration detection pattern PN is written on the
Correction value D1 = D11 + D12 + ...
Correction value D2 = D21 + D22 + ...
Correction value D3 = D31 + D32 + ...
Then, when the value of each Dni (n, i: a positive integer) becomes equal to or smaller than the determination value A (step S108-Y), the operation of creating the color misregistration correction value is terminated and stored in step S107. The color shift correction value Dn is stored in the
[0070]
1.5.2 Correction of color shift during image formation
FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure of a correction process for correcting a color shift during image formation.
[0071]
After the color shift correction value Dn is created as described above, the color shift is corrected using the color shift correction Dn to form an image. That is, when image formation is started, the measured color shift correction value Dn is called from the memory 121 (step S201), and the color shift correction value Dn at the leading end of the image is decomposed into a timing control correction value and a beam position correction value (step S201). Step S202). The reason why the timing control correction value and the beam position correction value are decomposed is that the beam
[0072]
When the color misregistration correction value is calculated in this manner, the
[0073]
As shown in FIG. 12 described above, the beam
[0074]
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the beam position of the laser beam L is also displaced in the main scanning direction by the rotation of the
[0075]
1.5.3 Details of positioning control
The details of the alignment of the images of each color performed in the
[0076]
In the
[0077]
The
ΔTC = KCM−KCsM
Is calculated. This ΔTC represents the amount of deviation of the interval between the K measurement pattern image and the C measurement pattern image from the set interval.
[0078]
Here, in the case where the
ΔX = ΔTC × V1
= 4.8 ms × 84.67 mm / s
= 0.406mm
It becomes. The beam
[0079]
By performing such control, in the
[0080]
As described above, according to the present embodiment, the color misregistration detection pattern PN is written prior to image formation, the visualized color misregistration detection pattern is read, and based on the beam position correction data from the read color misregistration detection pattern PN. During the latent image formation, the beam
[0081]
2. Second embodiment
2.1 Schematic configuration and control configuration of device
In this embodiment, as shown in FIG. 15, a photoconductor
[0082]
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a rotation drive mechanism of the
[0083]
The block diagram shown in FIG. 17 is the same as the first embodiment except that the photoconductor reference
[0084]
As shown in FIG. 15, when the photoconductor drums 10Y, 10C, 10M, and 10K are connected to the photoconductor gears 21Y, 21C, 21M, and 21K by rotating body connection gears 22a and 22b, gears are assembled. Since the phases of the photoconductor gears 21Y, 21C, 21M, and 21K do not deviate from the later initial state, any one of the
[0085]
As described above, the rotation speed fluctuation of the photoconductor is caused by the uneven rotation of the
[0086]
Therefore, in the present embodiment, in order to reduce the displacement of the AC color registration due to the rotation speed fluctuation of the
(1) Transfer position interval = integer multiple of the distance between exposure and transfer position
{Circle around (2)} Rotation angle θ from exposure to transfer position = motor rotates an integer
(3) Rotation angle from exposure to transfer position θ = idler rotates integer
If these three conditions are satisfied, the rotation unevenness of one rotation of the
[0087]
FIG. 16 is a graph in which a color misregistration detection pattern is formed at a time when the photoconductor
[0088]
2.2 Creating color shift correction values
FIG. 18 is a flowchart illustrating a processing procedure for creating a color misregistration correction value according to the present embodiment.
[0089]
In this routine, a process of detecting the photosensitive member reference position (step S120) is provided between steps S101 and S102 in the flowchart of FIG. 13 in the first embodiment, and the photosensitive member reference
[0090]
2.3 Correction of color shift during image formation
FIG. 19 is a flowchart illustrating a processing procedure for correcting a color shift in the second embodiment. In this flowchart, the photoconductor reference position detection process (step S210) is performed between step S202 and step S203 in the flowchart of FIG. 14 in the first embodiment, and the other processing steps are the first process. This is the same as the embodiment. That is, after the color shift correction value Dn is created as described above, the color shift is corrected using the color shift correction Dn to form an image. In this embodiment, as described above, the photoconductor
[0091]
Specifically, when the image formation is started, the measured color shift correction value Dn is called from the memory 121 (step S201), and the color shift correction value Dn at the leading end of the image is converted into the timing control correction value and the beam position correction value. Decompose (step S202). Then, the
[0092]
As described above, according to the present embodiment, the reference position of the
[0093]
In addition, each unit and each process, which are not particularly described, have the same configuration and function as the first embodiment.
[0094]
3. Third embodiment
3.1 Schematic configuration and control configuration of device
In the present embodiment, as shown in FIG. 20, a belt
[0095]
FIG. 20 is a diagram schematically illustrating a rotation drive mechanism of the
[0096]
In the block diagram shown in FIG. 22, the belt reference
[0097]
As described above, the relationship between the rotation angle θ from the exposure to the transfer position and the number of rotations of the driving element is set in order to reduce the AC color registration deviation due to the rotation speed fluctuation of the
(1) Transfer position interval = integer multiple of the distance between exposure and transfer position
{Circle around (2)} Rotation angle θ from exposure to transfer position = motor rotates an integer
(3) Rotation angle from exposure to transfer position θ = idler rotates integer
By setting the following three conditions, and satisfying these three conditions, the period of the rotation unevenness of one rotation of the
[0098]
On the other hand, for driving the
[0099]
{Circle around (4)} Each image forming station pitch P = belt drive roller circumference × integer multiple
(5) Each image forming station pitch P = integer number of rotations of belt drive motor
By satisfying the above conditions, the rotation unevenness of one rotation of the
[0100]
FIG. 21 is a graph in which a color misregistration detection pattern is formed at a time when the belt
[0101]
3.2 AC color registration deviation due to belt thickness deviation
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called belt body such as a transfer material transport belt and an intermediate transfer belt has been formed into an endless belt body having a seam by connecting sheet materials. However, since an image cannot be formed at the seam, there is a tendency to produce and use a seamless belt body having no seam from the viewpoint of improving the productivity of image formation. For example, in a belt body manufactured by a method of casting and firing a raw material solution in a rotary mold called a centrifugal molding method, the thickness in the circumferential direction of the belt body is likely to be uneven due to limitations in the manufacturing method. This uneven thickness is not an unevenness that repeats the thick and thin over and over in the circumferential direction many times, but often appears in a sine wave shape in the circumferential direction.
[0102]
When a belt having such a thickness deviation is used for a tandem transfer member, for example, the diameter of the driving roller of the belt is D (mm), the thickness of the belt is T (mm), and the image forming speed is V (mm / sec). Then, the diameter of the belt neutral surface (diameter of the pitch circle) is D + T (mm), and the distance between each image forming unit is N × π × (D + T), where N is an integer. Therefore, when the size of the apparatus is reduced to a minimum, the distance between the image forming units is π × (D + T) (mm).
[0103]
Assuming that the belt thickness deviation is ΔT, the fluctuation amount of the image forming speed is:
(ΔT) / (T + D) × V (mm / sec) (1)
It is.
[0104]
Normally, since a full-color image is formed by four image forming units, the distance between the farthest image forming units is 3 × π × (T + D) (mm).
3 × π × (T + D) / V (second) (2)
It takes time.
[0105]
Therefore, the amount of image misregistration caused by belt and roller wear can be calculated by multiplying Expressions (1) and (2) between the most distant image forming units.
3 × π × (ΔT) (3)
It becomes.
[0106]
That is, even when the belt thickness deviation is 10 μm, the color shift amount reaches about 94 μm from the equation (3), and a shift exceeding two pixels when the resolution is 600 dpi repeats every belt period. It can be seen that the AC color registration shift occurs (see FIG. 21).
[0107]
3.3 Creating color shift correction values
FIG. 23 is a flowchart showing a processing procedure for creating a color misregistration correction value according to the present embodiment.
[0108]
In this routine, a process of detecting a belt reference position (step S130) is provided between steps S101 and S102 in the flowchart of FIG. 13 in the first embodiment, and a belt reference position mark is detected by the belt reference
[0109]
3.4 Correction of color shift during image formation
FIG. 24 is a flowchart showing a processing procedure for correcting a color shift in the third embodiment. In this flowchart, the belt reference position detecting process (step S220) is performed between step S202 and step S203 in the flowchart of FIG. 14 in the first embodiment, and the other processing steps are performed in the first embodiment. Same as the form. That is, after the color shift correction value Dn is created as described above, the color shift is corrected using the color shift correction Dn to form an image. In this embodiment, as described above, the belt
[0110]
Specifically, when the image formation is started, the measured color shift correction value Dn is called from the memory 121 (step S201), and the color shift correction value Dn at the leading end of the image is converted into the timing control correction value and the beam position correction value. Decompose (step S202). Then, the
[0111]
As described above, in the decomposition in step S202, the amount of color shift at the leading end of the image is divided by a value corresponding to one line interval to obtain "quotient" and its "remainder". The remainder is input to the beam
150 μm / 42 μm = 3
It becomes. Therefore, 126 μm for 3 dots is processed by the
[0112]
As described above, according to the present embodiment, the reference position of the
[0113]
In addition, each unit and each process, which are not particularly described, have the same configuration and function as the first embodiment.
[0114]
4. Fourth embodiment
In this embodiment, the beam irradiation position adjusting mechanism in the first to third embodiments is replaced with a translation mechanism from a rotation mechanism, and other components are the same as those in the first to third embodiments. Since it is configured, duplicate description will be omitted.
[0115]
FIGS. 25 to 27 are views for explaining the fourth embodiment. FIG. 25 is a front view of an essential part showing an LD unit, its supporting mechanism and moving mechanism, and FIG. FIG. 27 is a side view of a guide rail constituting a support mechanism. As shown in FIG. 25, the
[0116]
Also in this embodiment, the
[0117]
In addition, each unit not particularly described is configured and functions equivalently to those of the above-described first to third embodiments.
[0118]
In the first to fourth embodiments, a tandem type color printer (including a copying machine) is exemplified. However, in a monocolor (black and white) image forming apparatus, a magnification error deviation in the sub-scanning direction is reduced. Also applicable to cases.
[0119]
5. Other embodiments
As mentioned before, other methods include, for example, a method of displacing a
[0120]
(1) FIG. 28 shows an example of a method of displacing or rotating the
[0121]
(2) FIG. 29 shows an example in which the prism PRM is inserted into the optical path L, and the prism PRM is moved to change the beam irradiation position on the
[0122]
(3) FIG. 30 shows an example in which a glass plate GRS is inserted into the optical path L, and the beam irradiation position on the
[0123]
When the optical component is inserted into the optical path L and the beam is moved in this way, the control is excellent, but the optical path is changed by changing the optical path length passing through the glass, which affects the beam diameter and the like. There is a possibility, and a prism or the like increases the cost.
[0124]
{Circle around (4)} FIG. 31 shows that the acousto-optic element SOE is inserted into the optical path L and driven by the drive control circuit SOEC at a higher harmonic to change the beam position. The acousto-optic device SOE is made of LiNbO 3 An interdigital electrode is vapor-deposited and driven by harmonics. This example is suitable for quick position control, but the cost is unavoidable. The beam may be deflected by an electro-optical element or a liquid crystal instead of the acousto-optical element SOE. The electro-optical element deflects the beam using the photoelastic effect, and the liquid crystal deflects the beam using the light diffraction phenomenon. Each of them is suitable for quick position control similarly to the acousto-optic element SOE, but is expensive and disadvantageous in cost as compared with other examples.
[0125]
In an image forming apparatus that forms an image by irradiating a photoconductor with a laser beam, if the color misregistration is corrected by controlling the beam irradiation position for color misregistration due to fluctuations in the rotation speed of the photoconductor or belt, etc. Therefore, it is necessary to control the beam irradiation position smoothly and slowly by reducing the distance. This is because if the beam position is instantaneously moved to a large extent, the distance between scanning lines will change greatly, resulting in an image such as a white spot. From such a point of view, the method (4) is not suitable for color misregistration correction as in the present invention, and the cost increases. It is considered that the method (1) has a problem in the correction accuracy as described above, and it is also difficult to solve a problem such as white spots. In the methods (2) and (3), the accuracy control is good, but there is a concern that the optical characteristics are affected as compared with the first to fourth embodiments of the present application, and the cost is higher than that of the first embodiment. .
[0126]
As described above, the cause of the color misregistration is the rotational speed fluctuation of the photoconductor and the transfer belt. However, since the fluctuation itself has periodicity and good repeatability, the speed fluctuation is measured in advance. The color misregistration correction value is calculated by the color misregistration
[0127]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to correct the misregistration of each color image in the sub-scanning direction at the same rotation phase during the formation of a latent image, so that the color misregistration can be corrected with higher accuracy. become.
[0128]
Further, since the color misregistration can be corrected with high accuracy, it is possible to form a high quality image.
[0129]
Further, since a large displacement and a small displacement can be corrected simultaneously and in parallel by different methods, the correction process can be quickly performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a color laser printer as an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the optical writing (exposure) device in FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of an optical writing (exposure) device in FIG.
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of another example of the optical writing (exposure) device in FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example in which a laser beam irradiation position is displaced in a sub-scanning direction.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship among an LD unit, a polygon mirror, an optical axis, and a rotation center axis.
FIG. 7 is a front view of the beam irradiation position adjusting device when the LD unit is viewed from a laser light emission side.
8 is an explanatory diagram showing a beam position on the photoconductor surface when the beam position of the laser beam on the photoconductor surface is moved by the beam irradiation position adjusting device of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a rotation drive mechanism of a photosensitive drum and an intermediate transfer belt of the image forming unit according to the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a color misregistration detection pattern formed on an intermediate transfer belt.
FIG. 11 is a diagram showing a result of forming a color misregistration detection pattern and measuring an AC color registration misregistration by a color misregistration detection sensor, showing a misregistration amount of a cyan image with reference to black.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a control configuration for performing misregistration correction control according to the first embodiment.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of a color misregistration correction value creation process according to the first embodiment.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure of a color misregistration correction process during image formation according to the first embodiment.
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a rotation driving mechanism of a photosensitive drum and an intermediate transfer belt of an image forming unit according to a second embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a result of forming a color misregistration detection pattern and measuring an AC color registration misregistration by a color misregistration detection sensor, showing a misregistration amount of a cyan image with reference to black.
FIG. 17 is a block diagram illustrating a control configuration for performing misregistration correction control according to the second embodiment.
FIG. 18 is a flowchart illustrating a procedure of a color misregistration correction value creation process according to the second embodiment.
FIG. 19 is a flowchart illustrating a procedure of a color misregistration correction process during image formation according to the second embodiment.
FIG. 20 is a diagram schematically illustrating a rotation driving mechanism of a photosensitive drum and an intermediate transfer belt of an image forming unit according to a third embodiment.
FIG. 21 is a diagram showing a result of forming a color misregistration detection pattern and measuring an AC color registration misregistration by a color misregistration detection sensor, showing a misregistration amount of a cyan image with reference to black.
FIG. 22 is a block diagram illustrating a control configuration for performing misregistration correction control according to a third embodiment.
FIG. 23 is a flowchart illustrating a procedure of a color misregistration correction value creation process according to the third embodiment.
FIG. 24 is a flowchart illustrating a procedure of a color misregistration correction process during image formation according to the second embodiment.
FIG. 25 is a front view of a beam irradiation position adjusting device according to a fourth embodiment.
26 is an explanatory diagram showing a beam position on the photoconductor surface when the beam position of the laser beam on the photoconductor surface is moved by the beam irradiation position adjusting device of FIG. 25;
FIG. 27 is a side view of a main part of the guide rail in FIG. 25.
FIG. 28 is a diagram illustrating an embodiment in which the beam irradiation position on the photosensitive member is changed by changing the angle of the folding mirror.
FIG. 29 is a diagram showing an embodiment in which the beam irradiation position on the photoconductor is changed by changing the position of the prism.
FIG. 30 is a diagram showing an embodiment in which the beam irradiation position on the photoconductor is changed by changing the angle of the glass plate.
FIG. 31 is a diagram illustrating an embodiment in which the acousto-optic device is driven by a harmonic to change the beam irradiation position on the photoconductor.
[Explanation of symbols]
1 color laser printer (image forming device)
2 Imaging device
5 Transfer unit
6 Exposure unit (optical writing device)
7 Cleaning unit
8 Charging unit
9 Developing unit
10, 10Y, 10C, 10M, 110K Photoconductor drum
10a Photoconductor surface
11 Intermediate transfer belt (intermediate transfer body)
19 Drum drive motor
20 Drive motor gear
21 21Y, 21C, 21M, 21K Photoconductor gear
22a, 22b Rotating connection gear (idler gear)
23 Photoconductor reference position mark
24 Photoconductor reference position detection sensor
30 Belt drive motor
34 belt drive roller
35 Pressure roller
36 driven roller
38 Color shift detection sensor
39 belt reference position detection sensor
40 Belt reference position mark
61, 61Y, 61M, 61C, 61K, 61 'LD unit (laser light source)
61a Semiconductor laser (LD)
61b Collimating lens (coupling optical system)
61d holding member (base)
61e arm
61f rotation center axis
61g laser beam axis
61h guide rail
61i female screw
62 polygon mirror
62b polygon surface
63 Imaging optical system
65 aperture
66 cylinder lens
69 mirror
70 Beam position moving motor
71 Lead Screw
100 Registration Controller
110 Color shift amount calculation circuit
120 Color shift correction value calculation circuit
121 memory
130 Sensor control circuit
140, 140Y, 140M, 140C Counter
200 System Controller
210 Beam position control circuit
220 motor driver
230 Write timing control circuit
240 LD modulation circuit
PN color shift detection pattern
Claims (21)
前記光書き込み手段によって光ビームを照射して潜像を形成している間に前記書き込み手段から出射される光ビームの照射位置の副走査方向の位置調整を行い、各色間の色ずれを補正することを特徴とする色ずれ補正方法。When the latent image written on the image carrier by the optical writing means is visualized, and the visualized images having different colors are directly or indirectly transferred onto a moving body to form an image, In a color shift correction method for correcting a color shift due to an image position shift,
While the light writing unit irradiates the light beam to form a latent image, the irradiation position of the light beam emitted from the writing unit is adjusted in the sub-scanning direction to correct the color shift between the colors. A color misregistration correction method characterized in that:
前記ビーム位置を補正する工程は位置ずれ量をドットピッチで割った余りに対応する部分を補正することを特徴とする請求項5記載の色ずれ補正方法。The step of correcting the write timing corrects a portion corresponding to a quotient obtained by dividing the positional deviation amount by the dot pitch,
6. The method according to claim 5, wherein the step of correcting the beam position corrects a portion corresponding to a remainder obtained by dividing a positional shift amount by a dot pitch.
前記像担持体に光書き込みを行い、潜像を形成している間に、前記光書き込み手段から照射される前記像担持体上の光ビームの照射位置が各色の画像を重畳した時に一致するように副走査方向に調整する調整手段を備えていることを特徴とする光書き込み装置。An optical writing device that has a plurality of optical writing units that irradiate a light beam to an image carrier based on input image information, and performs optical writing for forming a plurality of colors of images.
Optical writing is performed on the image carrier, and while forming a latent image, the irradiation position of the light beam on the image carrier irradiated from the optical writing unit is matched when the images of the respective colors are superimposed. An optical writing device, further comprising an adjusting means for adjusting the distance in the sub-scanning direction.
前記調整手段が、前記レーザ発光素子と前記カップリング光学系を一体的に保持する保持部材と、前記保持部材を副走査方向に移動させる駆動機構とからなることを特徴とする請求項7記載の光書き込み装置。The optical writing means includes a laser light emitting element and a coupling optical system,
8. The apparatus according to claim 7, wherein the adjusting unit includes a holding member that holds the laser light emitting element and the coupling optical system integrally, and a driving mechanism that moves the holding member in a sub-scanning direction. Optical writing device.
請求項7ないし14のいずれか1項に記載の光書き込み装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。An image having different colors is formed by at least one image forming means having an image carrier, and the images having different colors formed by the image forming means are directly or indirectly transferred onto a moving body to perform image formation. In the image forming apparatus to be performed,
An image forming apparatus comprising the optical writing device according to any one of claims 7 to 14.
前記調整手段は、前記色ずれ量検出手段によって検出された色ずれ量に基づいて調整し、色ずれを補正することを特徴とする請求項15記載の画像形成装置。Forming a plurality of patterns for detecting the color shift of each color on the moving body, further comprising a color shift amount detecting means for detecting the color shift amount based on the formed pattern,
16. The image forming apparatus according to claim 15, wherein the adjustment unit adjusts based on the color shift amount detected by the color shift amount detection unit to correct the color shift.
前記前記基準位置マークを検出する検出手段と、
前記基準位置マークの検出位置に基づいて前記移動体上の各色の色ずれ量を検出し、前記各色に対応する色ずれ補正値を算出する演算手段と、
を備え、検出された基準位置マークと算出された複数の色ずれ補正値とに基づいて前記調整手段により各色に対応する像担持体上への光ビーム照射位置を画像形成中に調整して色ずれを補正することを特徴とする請求項15記載の画像形成装置。A reference position mark provided for detecting a rotation phase of the image carrier,
Detecting means for detecting the reference position mark;
Calculating means for detecting a color shift amount of each color on the moving body based on a detection position of the reference position mark, and calculating a color shift correction value corresponding to each color;
And adjusting the light beam irradiation position on the image carrier corresponding to each color by the adjusting means based on the detected reference position mark and the calculated plurality of color misregistration correction values during image formation. The image forming apparatus according to claim 15, wherein the shift is corrected.
前記基準位置マークを検出する検出手段と、
前記基準位置マークの検出位置に基づいて前記移動体上の各色の色ずれ量を検出し、前記各色に対応する色ずれ補正値を算出する演算手段と、
を備え、検出された基準位置マークと算出された複数の色ずれ補正値とに基づいて前記調整手段により各色に対応する像担持体上への光ビーム照射位置を画像形成中に調整して色ずれを補正することを特徴とする請求項15記載の画像形成装置。A reference position mark provided for detecting a rotational phase on the moving body,
Detecting means for detecting the reference position mark;
Calculating means for detecting a color shift amount of each color on the moving body based on a detection position of the reference position mark, and calculating a color shift correction value corresponding to each color;
And adjusting the light beam irradiation position on the image carrier corresponding to each color by the adjusting means based on the detected reference position mark and the calculated plurality of color misregistration correction values during image formation. The image forming apparatus according to claim 15, wherein the shift is corrected.
前記書き込み対ミグ制御回路では前記商に基づいてレーザ発光素子を変調し、
前記ビーム位置制御回路には位置ずれ量をドットピッチで割った余が入力され、
前記ビーム位置制御回路では前記余りに基づいて光学ハウジングを移動させることを特徴とする請求項19記載の色ずれ補正方法。A quotient obtained by dividing the displacement amount by the dot pitch is input to the write timing control circuit,
The write-to-MIG control circuit modulates the laser light emitting element based on the quotient,
The remainder obtained by dividing the displacement amount by the dot pitch is input to the beam position control circuit,
20. The method according to claim 19, wherein the beam position control circuit moves the optical housing based on the remainder.
格納された複数の色ずれ補正値を読み出す読み出し手段と、
を備えていることを特徴とする請求項17または18記載の画像形成装置。A memory for storing the plurality of color misregistration correction values,
Reading means for reading a plurality of stored color misregistration correction values;
The image forming apparatus according to claim 17, further comprising:
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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